ПРИМЕНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В МЕДИЦИНЕ

По мере углубления наших знаний об СК открываются новые перспективы для фундаментальных и клинических исследований. Различные типы СК уже находят свое применение в работах по генетике, эмбриологии, в изучении роли факторов роста и цитокинов, фармакологии, токси- кологии, трансплантологии. Плюрипотентность СК, их способность к само под держанию и мигра- ции, а также к смене программ развития и к контекст-зависимой дифференцировке (независимо от механизмов последних) дает им решающие преимущества по сравнению с дифференцирован- ными клетками для применения в регенеративной медицине. Детальное понимание биологии СК важно при их использовании в регенеративной медицине для восстановления поврежденных тканей путем трансплантации клеток или создания биоискусственных тканей. Кроме того, изучение СК также необходимо для еще одного направления регенеративной медицины - стимуляции регенерации in vivo с использованием естественного потенциала локализованных в тканях СК [121].
Существующие данные позволяют предполагать, что многие, если не все, типы СК могут применяться в регенеративной медицине. Важно определить приоритетные направления использования разных типов СК в терапии тех или иных заболеваний. По-видимому, ЭСК человека, вследствие их тотипотентности и возможности размножения в культуре, могли бы представлять собой наиболее перспективный инструмент для регенеративной медицины. К сегодняшнему дню накоплен достаточный опыт применения ЭСК на моделях животных для лечения заболеваний, связанных с разрушением или дисфункцией специфических типов клеток. К числу этих заболеваний, в частности, принадлежат сахарный диабет типа I, при котором нарушается нормальная работа островковых клеток поджелудочной железы, и болезнь Паркинсона, при которой разрушаются дофаминэргические нейроны в определенной зоне головного мозга. Исследования, проведенные на животных, показали, что трансплантация ЭСК эффективна в случае различных хронических заболеваний: травматических повреждений спинного мозга, дегенерации клеток Пуркинье, повреждений клеток печени, мышечной дистрофии Дюшенна, нарушений остеогенеза [122]. Следует, однако, сказать, что для успешного применения ЭСК необходимо решить проблему гистосовместимости трансплантата и реципиента [123]. Предполагаемое радикальное решение этой проблемы, а именно, так называемое терапевтическое клонирование, связано с трансплантацией клеточного ядра реципиента в яйцеклетку. Это делает всю процедуру чрезвычайно сложной и дорогостоящей, хотя и позволяет получить ЭСК, генетически практически идентичные клеткам реципиента.
Следует, кроме того, подчеркнуть, что ЭСК, введенные в организм, способны к образованию тератом. Таким образом, для применения в клеточной терапии необходимо проводить дифференцировку и удалять некоммитиро ванные ЭСК, что еще более усложняет процедуру. Нельзя также игнорировать этические осложнения, связанные с необходимостью разрушения бластоцисты для получения линии ЭСК.
Наконец, озабоченность по поводу возможных негативных последствий вызывают сообщения о различных патологиях у животных, полученных с помощью ядерной трансплантации.
Клиническое применение СКК связано, прежде всего, с заболеваниями крови. Общеизвестно применение трансплантации костного мозга для лечения лейкозов и лимфом. В последнее время с этой же целью успешно применяют пуповинную кровь, а также периферическую кровь после так называемой мобилизации СКК из костного мозга (см. выше) с помощью, например, введения грану- лоцитарного кол ониестиму пирующего фактора.
СКК также могут применяться для лечения ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда [74, 124].
Значительный интерес для регенеративной медицины представляют МСК костного мозга [104,125]. Убедительно показанный на животных значительный дифференцировочный и пролиферативный потенциал МСК дает право признать за ними очень большие возможности для научного и практического применения и, вероятно, позволит этим клеткам конкурировать с ЭСК в решении многих медицинских проблем. Применение аутотрансплантации МСК кажется наиболее перспективным на данном этапе развития клинической науки, так как оно позволяет избежать этических и иммунных проблем, связанных с трансплантацией от донора к реципиенту. К настоящему времени уже накоплен значительный опыт трансплантации костного мозга. Одна из наиболее важных областей применения МСК - репарация костных тканей, особенно с учетом того, что собственные репаративные процессы в этих тканях заторможены из-за малого количества в них сосудов [104]. Как правило, для лечения дефектов костей применяются различные биоинженерные тканевые конструкции на основе органического поддерживающего матрикса, в который внедряются МСК [126-131]. Потенциал МСК позволяет использовать их в лечении генетически обусловленных дегенеративных заболеваний скелета.
В частности, применение МСК апробировано в клинике для лечения нарушения остеогенеза у детей, вызванного мутацией гена, кодирующего коллаген типа I [132].
Способность МСК дифференцироваться в эндотелиальные клетки сосудов, мышечные клетки и кардиомиоциты определила возможность использования их в терапии ишемической болезни [133]. Ишемическая болезнь сердца и, как ее следствие, инфаркт миокарда - наиболее распро- страненные заболевания в развитых странах.
Ишемия конечностей только в США вызывает необходимость ампутации у 150000 человек еже- годно [134]. Ишемия головного мозга и острое нарушение мозгового кровообращения чаще всего приводят к частичной или полной потере трудоспособности. В основе всех этих недугов лежит полная или частичная непроходимость сосудов вследствие различных заболеваний, в основном атеросклероза, что приводит к недостаточному кровоснабжению и к повреждению тканей. Од- ним из путей лечения может быть стимуляция образования новых сосудов (коллатералей) в обход поврежденных. Клетки костного мозга и культивированные МСК, как показано во множестве ра- бот на животных, представляют на сегодня наиболее эффективный материал для транспланта- ции с целью терапии ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, а также ишемии ко- нечностей и головного мозга [135-141]. В последнее время появились первые сообщения об ус- пешных преклинических испытаниях аутологичной моноядерной фракции клеток костного мозга для лечения инфаркта миокарда и ишемии конечностей [142-144]. Следует, однако, отметить низ- кий процент приживаемости МСК при трансплантации, особенно после культивирования [145,146], что заставляет искать более эффективные пути внедрения МСК в поврежденные ткани. Применение СК рассматривается сегодня в качестве наиболее перспективной стратегии кле- точной терапии. Весьма интересной представляется возможность использования этих клеток в качестве первичных реципиентов рекомбинантной ДНК ex vivo при генотерапии наследственных и приобретенных заболеваний. Такой путь может во многом уменьшить риск прямого введения ДНК в организм человека [117]. Есть серьезные основания предполагать, что комбинированная гено-клеточная терапия не только безопаснее, но и эффективнее раздельного применения данных подходов к терапии различных наследственных и дегенеративных заболеваний.
СК только начинают применяться в клинической медицине. Очевидно, что для их использова- ния требуется решение многих этических и научных проблем. Ниже мы перечислим наиболее важные, по нашему мнению, вопросы, на которые необходимо получить ответы.

• 1) Все ли стволовые клетки проходят стадию предшественников перед дифференцировкой, и через какие стадии проходит этот процесс у разных СК?
• 2) Каковы механизмы дифференцировки и каковы механизмы, заставляющие СК оставаться недифференцированными?
• 3) Насколько меняются свойства СК при их культивировании in vitro!
• 4) Является ли пластичность СК взрослого организма нормальным явлением in vivo или это лишь своеобразный артефакт в условиях культивирования их in vitro; существует ли не связанная с клеточным слиянием пластичность СК in vivo~l
• 5) Каковы сигналы, регулирующие пролиферацию, дифференцировку и предполагаемую пластичность СК?
• 6) Каковы факторы, стимулирующие миграцию СК в поврежденные органы и ткани, насколько универсален этот механизм?
• 7) Каковы механизмы включения трансплантированных клеток в структуру и функциональную деятельность органа или ткани, и как эти механизмы можно регулировать?

Несмотря на внушительный список нерешенных проблем, общее мнение исследователей и врачей состоит в том, что изучение биологии СК необходимо для глубокого понимания механизмов регенерации и поддержания гомеостаза организма, а применение СК имеет блестящие перспективы, и несомненно окажет самое серьезное воздействие на облик медицины будущего.

Поиск по сайту: