Зрелость: «взрослый» организм

Однако и после рождения в нашем организме все еще есть запас «зрелых» стволовых клеток, который истощается по мере старения. Большинство из них способны превращаться лишь в определенный тип клеток и способность делиться у них намного меньше чем у эмбриональных клеток. Для чего они нужны организму? Это своеобразная «ремонтная мастерская» на случай «поломки» организма. Как только какой-либо орган или ткань поражается, стволовые клетки начинают работать на поврежденном месте: замещают собой поврежденные клетки или стимулируют внутренние резервы организма к восстановлению органа или ткани.

В основном зрелые стволовые клетки содержатся в костном мозге, который отвечает за образование крови. Здесь есть как кроветворные стволовые клетки, так и мезенхимальные стволовые клетки – клетки, которые могут дифференцироваться в кости и скелетные мышцы, жировую ткань, связки, сухожилия. Стволовые клетки обнаружены и в других органах и тканях: например, в жировой.

Четыре года назад исследователи научились возвращать зрелые стволовые клетки в период «младенчества», наделяя их свойствами эмбриональных клеток. Важен результат: из фибробластов исследователям удалось создать клетки со свойствами ЭСК. Их назвали индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (IPSC).

Терапия: плюсы и минусы

Нетрудно догадаться, что недостатки и преимущества той или иной терапии напрямую зависят от типа стволовых клеток, в ней применяемых.

Терапия эмбриональными стволовыми клетками в идеале предлагает врачам сказочные возможности: благодаря их универсальной способности превращаться в любые органы и ткани из них можно было бы в специальной питательной среде выращивать «запчасти» для организма и трансплантировать их больным. Или впрыскивать напрямую в организм человека инъекции стволовых клеток, чтобы новые органы или их отсутствующие части росли непосредственно там. Подобный «рынок запчастей» избавил бы от необходимости искать доноров для трансплантации органов.

Но это только в идеале. Потому что на практике ученые сталкиваются с рядом трудностей, которые пока ставят терапию эмбриональными клетками под вопрос. И первая из них начинается уже на стадии искусственного размножения ЭСК в питательной среде: исследователи заметили, что чем большее число раз обновляется клетка, тем вероятнее генетические ошибки – например, образование лишних хромосом. Кроме того, при трансплантации ЭСК в организм может начаться реакция отторжения – как это происходит при трансплантации любого чужеродного органа или ткани. Также во время опытов на животных ученые отметили, что эмбриональные клетки часто развиваются не в задуманную испытателями ткань или орган, а хаотично сразу в несколько, в итоге развивается опухоль из эмбриональных тканей – тератома. Кроме того, они способны спонтанно перерождаться в раковые клетки.

Но самая главная трудность: ученые до сих пор точно не знают, какие сигналы нужно подать эмбриональной клетке, чтобы она развивалась в нужном направлении.

Пока этот механизм до конца не разгадан, поведение эмбриональных клеток остается непредсказуемым. Поэтому применение терапии эмбриональными стволовыми клетками – сегодня крайне рискованное занятие.

До сих пор исследования по применению ЭСК проводились в основном на животных. Летом 2009 года впервые в мире в Америке было официально разрешено провести клинические испытания эмбриональными стволовыми клетками на парализованных больных.

Терапия фетальными стволовыми клетками более предсказуема, чем терапия эмбриональными: ведь эти клетки более дифференцированны и могут развиться только в определенный вид ткани или органов. Уже в 1987 году эти клетки были протестированы для терапии болезни Паркинсона. Именно для лечения неврологических заболеваний фетальные клетки, по мнению ученых, подходят лучше, чем эмбриональные или зрелые. Эмбриональные клетки, как писалось выше, непредсказуемы, а посему могут привести к развитию опухоли или рака в мозгу. А взрослые стволовые клетки с трудом изолируются из мозга взрослого человека. Поэтому на сегодняшний момент для лечения неврологических заболеваний преимущественно тестируется терапия фетальными стволовыми клетками, взятыми из мозга зародыша.

Ее недостаток: фетальные клетки вне организма матери живут недолго. Поэтому решение о трансплантации должно приниматься в течение одного-двух дней после аборта. И, кроме того, вероятна реакция отторжения.

Терапия клетками из пуповинной крови применяется в медицине уже давно. Первая трансплантация стволовых клеток из пуповины была проведена в 1988 году: благодаря ей, тогда 5-летний Мэтью Фарроу (Matthew Farrow) был исцелен от анемии Фанкони - врожденного смертельного заболевания крови. С тех пор для более чем 10 000 пациентов проведена подобная терапия. Пуповинная кровь легко и безболезненно выделяется из отсеченной пуповины. Стволовые клетки, как описывалось ранее, еще незрелы и, в основном, хорошо переносимы, подвижны и обладают большим потенциалом, чем зрелые стволовые клетки.

Самое ценное преимущество этой терапии состоит в том, что стволовые клетки из пуповины можно заморозить, и они сохранят свои качества минимум 20 лет (более длительных наблюдений пока не существует). Благодаря банкам пуповинной крови в любой момент можно найти подходящую донорскую кровь.

Основной недостаток этой терапии: стволовые клетки можно извлечь только один раз - при рождении. Из этого следует и следующий минус: максимально из пуповины можно «выжать» до 100 мл. крови. Для терапии взрослого человека – крайне мало. Но сегодня при соблюдении определенных условий производят трансплантацию из комбинации стволовых клеток двух доноров.

Терапия зрелыми стволовыми клетками на данный момент - самая распространенная. И далеко не новая. Вспомним те же пересадки костного мозга: это ни что иное как пересадка зрелых стволовых клеток костного мозга. Первая подобная пересадка донорского костного мозга была проведена еще в 1969 году в Сиэтле доктором Э.Томасом (E.D. Thomas) пациенту, больному раком крови. Благодаря этому методу сегодня до 80 % детей излечивают от лейкемии.

Ученые каждый год открывают новые возможности терапии зрелыми клетками. Так, стволовые клетки жировой ткани используют в терапии обожженных участков кожи (для заживления) и при переломах костей (для восстановления поврежденной костной и хрящевой ткани).

Важно отличать два вида лечения зрелыми стволовыми клетками: терапию собственными клетками (аутологичная) и клетками донора (аллогенная). При аутологичной трансплантации не возникает реакции отторжения, когда же используются клетки донора, такое осложнение более чем вероятно.

Недостатки этой терапии вытекают из свойств самих клеток: они очень ограничены в делении, с годами их становится все меньше. Поэтому - чем старее организм, тем труднее провести терапию собственными стволовыми клетками. Впрочем, сегодня возможно размножение этих клеток в особой питательной среде, но ждать, пока необходимое количество «нарастет», нужно порой два месяца.

Терапия зрелыми клетками, превращенными в эмбриональные (IPSC-клетками) пока не применяется на людях. Идут тестовые испытания на животных.

На данный момент зарегистрированы эффекты терапии стволовыми клетками в различных областях медицины: