Стовбурові клітини І Клітинних ТЕХНОЛОГІЇ:
СЬОГОДЕННЯ І МАЙБУТНЄ
ПЕРСПЕКТИВИ Регенераторна ТЕРАПІЇ
Трансплантація стовбурових клітин міцно увійшла в арсенал сучасних підходів до лікування цілого ряду спадкових і набутих захворювань. Аутологічні кровотворні стовбурові клітини вже протягом двох десятиліть використовуються для відновлення кровотворення у пацієнтів з онкологічними та гематологічними захворюваннями. Аутологічні мезенхімальні клітини застосовуються при лікуванні інфаркту міокарда та хронічної серцевої недостатності. Активно розробляються підходи до застосування трансплантації стовбурових клітин при лікуванні захворювань, які до останнього часу вважалися невиліковними за допомогою традиційних підходів: інсульту, нейродегенеративних захворювань, травм головного і спинного мозку.
Використання клітин, виділених з різних органів і тканин людини, для лікування захворювань отримало назву "регенераторная медицина". У регенераторной медицині умовно можна виділити два напрямки - клітинна і тканинна інженерія.
Клітинна інженерія ґрунтується на виділенні певних типів клітин, надання їм in vitro за допомогою генетичних конструкцій або "сигнальних" молекул специфічних властивостей і введення їх в організм хворого. Найбільш яскравим прикладом клітинної інженерії є використання дендритних клітин для модуляції імунної статусу і стовбурових клітин як інструментів для генної терапії. Тканинна інженерія є самостійним міждисциплінарним напрямком. Ця форма терапії відрізняється від стандартної терапії тим, що сформована інженерним шляхом тканину інтегрується в організм пацієнта, здійснюючи постійний і специфічне лікування хвороби.
При створенні нової тканини використовують один з трьох загальних підходів:
1. Дизайн і вирощування тканини людини in vitro з наступною її імплантацією для відновлення або заміщення пошкоджених тканин. Найбільш яскравим прикладом подібної терапії є пересадка компонентів шкіри при лікуванні опіків, що використовується в клініці більше 10 років.
2. Імплантація клітин, що містять кошти, що індукують репарацію або регенерацію функції пошкоджених тканин. Цей підхід заснований на виділенні клітин, додаванні до них певних "сигнальних" молекул, подібних факторів росту, і перенесення цих клітин в біоматеріали, що забезпечують регенерацію тканин. Найбільш часто в якості біоматеріалів використовуються нові полімери, що утворюють тривимірні конфігурації, зручні для прикріплення і зростання клітин, реконструюють пошкоджені тканини. Прикладом такого біоматеріалу є біоматрікс, що стимулює ріст кісткової тканини при захворюваннях періодонта.
3. Використання внутрішніх потенціалів тканин для відновлення функції пошкоджених органів і тканин. Цей підхід використовує техніку виділення стовбурових клітин (СК), які або імплантуються пацієнту безпосередньо в суспензії або в структурному матриксе, або після коммитирование in vitro.
У тих випадках, коли необхідний зрілий імплантат і очікується мінімальний тканинної ремоделінг, кращим клітинним джерелом є аутогенний матеріал. Алогенних ж клітини, як було показано на прикладі дермального еквівалента, набувають особливої практичну цінність, коли мова йде про конструювання тимчасової провізіональной тканини. Алогенних матеріал, імуногенність якого може варіювати, в ході репарації піддається поступовому лизису або навіть відторгається, стимулюючи в той же самий час репаративний процес за рахунок власних сил організму.
Застосування того чи іншого підходу залежить від кінцевої мети і має свої "за" і "проти". Зрозуміло, що незаперечною перевагою аутогенного джерела є відсутність імунної реакції, хоча ризик інфікування при цьому не зводиться до нуля, тому що клітини проходять ряд етапів поза організмом, перш ніж бути заново ретрансплантірованнимі в складі реконструйованої тканини або частини органу. Проблеми, однак, в основному пов'язані з отриманням потрібної кількості клітин in vitro за бажаний проміжок часу. На тлі успіхів, досягнутих в технологіях культивування, коли стало можливим первинне культивування практично будь-яких типів клітин з дуже обмеженого фрагмента тканини, використання власних клітин пацієнта здається найбільш простим вибором. Однак тут існують певні обмеження. Можливість отримання адекватного біопсії залежить від необхідного типу тканини і стану пацієнта, який передбачає, що лімітують факторами можуть стати ті чи інші захворювання та / або вік. Особливості деяких типів тканин не мають до отримання такої кількості аутологічних клітин, якого було б достатньо для первинного розмноження в культурі. Наприклад, для ізоляції мінімально необхідної кількості клітин з суглобового хряща дорослого пацієнта потрібно неприпустимо великий фрагмент хрящової тканини через відносно низької щільності хондроцитов і занадто низького пролиферативного потенціалу. А для отримання 20 млн. Остеобластів з окістя 36-річного пацієнта (для реконструкції дистальної фаланги великого пальця) знадобилося 9 тижнів. Подібні ситуації іноді зумовлюють неминучість звернення до алогенних джерел, в якості яких можуть служити операційний і абортивний матеріал, а для нізковаскулярізірованних тканин також і свіжий трупний матеріал. Безперечною перевагою використання алогенних джерел є, в основному, їх негайна доступність, наприклад за допомогою створення банків алогенних донорських тканин і клітин. Отримання і підтримку алогенних культур і криоконсервация тканин і суспензій культивованих алогенних клітин дає можливість отримувати клітини необхідного типу в потрібних кількостях за гранично короткий проміжок часу.
Головною проблемою використання алогенних клітин, однак, все ж є реакція відторгнення. Але і тут необхідно враховувати, що сила імунної відповіді коливається, знову-таки, в залежності від клітинного типу. Ендотеліальні клітини, як правило, індукують сильну відповідь, в той час як фібробласти, кератиноцити і клітини гладеньких м'язів самі по собі менш імуногенність. Реакція також залежить від віку донора. Так, фетальні і неонатальні клітини виявляють низьку імуногенність, аж до повної її відсутності. Крім виявлення інфекцій, алогенних матеріал необхідно піддавати скринінгу на предмет інших потенційних ризиків, асоційованих, наприклад, з ненормальним кариотипом і придбанням туморогенну.
Біобанк - скарбниця КЛІТИН
В даний час для отримання і зберігання алогенних клітин використовуються біобанк. Зокрема, в нашій країні і за кордоном активно створюються банки стовбурових клітин, що зберігають в основному плацентарну / пуповинну кров. Створення колекції зразків стовбурових клітин пуповинної крові становить реальну альтернативу регістрів кісткового мозку, і всі необхідні умови для цього існують. Щорічно в світі відбуваються десятки мільйонів пологів, тобто існує невичерпне джерело стовбурових клітин. Їх отримання не несе небезпеки для здоров'я донора. На відміну від крові дорослих донорів, пуповинна кров вкрай рідко буває інфікована вірусами та іншими агентами, що представляють потенційну небезпеку для здоров'я реципієнта.
"Іменні" або "сімейні" банки СК пуповинної крові є альтернативу банкам-регістрів. Ці банки здійснюють цільове зберігання клітин, яка передбачає їх перспективне застосування в разі виникнення захворювання у самої дитини або його найближчих родичів. На відміну від банків-регістрів, нормальне функціонування яких (тобто висока ймовірність підбору сумісного донора) можливо лише при певному обсязі сховища (зазвичай, десятки тисяч зразків), іменні банки не мають подібних обмежень. У всьому світі "іменне" зберігання стовбурових клітин пуповинної крові розвивається не менш активно, а кількість зразків, що зберігаються в приватних банках, не поступається запасам банків-регістрів: окремі колекції вже давно перевищили десятки тисяч зразків.
Росія тільки вступає на шлях створення банків стовбурових клітин. Оскільки в країні немає (і не було) регістра донорів кісткового мозку, сьогодні перевагу слід віддавати найбільш перспективному напрямку - створення регістра пуповинної крові. Фінансування подібного проекту має здійснюватися державою і контролюватися Мінздоровсоцрозвитку РФ.
На перших порах робота в цьому напрямку може здійснюватися із залученням вже існуючих і заново створюваних комерційних банків СК, які в Росії, як і в усьому світі, розвиваються успішніше. Використання уніфікованих і сертифікованих технологій виділення клітин дозволило б в короткі терміни заповнити існуючий дефіцит в матеріалі для трансплантації, який до цих пір доводиться купувати за кордоном.
ДОСЛІДЖЕННЯ КЛІТКОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Ембріональні стовбурові клітини - потенційне джерело для отримання будь-яких спеціалізованих клітин, тканин і органів, біологічна основа терапевтичного клонування. Отримані лінії ембріональних стовбурових клітин людини можуть бути диференційовані в будь-яку необхідну тканину - нервову, кісткову, м'язову або ендокринну.
Однак є ряд серйозних аргументів проти використання ембріональних стовбурових клітин в лікуванні захворювань і пошкоджень тканин. Перш за все, це імунологічна несумісність клітин, пересаджуваних реципієнту. Незважаючи на ретельний підбір донора і реципієнта за антигенами головного комплексу гістосумісності, а також успіхи імуносупресивної терапії, ймовірність імунологічного відторгнення вкрай велика.
В даний час вчені пропонують великий набір генно-інженерних маніпуляцій, здатних змінити імунні характеристики ембріональних стовбурових клітин і знизити ризик розвитку реакції "трансплантат проти господаря". Однак подібні маніпуляції не є рутинними і не можуть забезпечити повну безпеку кожного пацієнта. Ризик появи генетичних мутацій при генно-інженерних маніпуляціях цілком реальний. Не виключено, що ці мутації буде складно визначити до трансплантації. В якості альтернативи цьому підходу пропонується використовувати "терапевтичне клонування". В цьому випадку генетична інформація стовбурової клітини могла б бути замінена генетичною інформацією від пацієнта, в результаті чого продукуються ембріональні копії створюють "клон" пацієнта. Подібний клон може бути джерелом стовбурових клітин для трансплантації. Саме ці технології покликані революціонізувати наше майбутнє, саме вони привертають загальну увагу. Хоча в даній області маса невирішених наукових, технологічних і медичних проблем, з гуманістичних позицій все етичні проблеми зводяться до питань добровільного донорства.
Однак результати дослідів з клонування на тварин, отримані в провідних лабораторіях, показують, що в таких "терапевтичних" клонах виникає високий ступінь ненормальностей, що унеможливлюють їх використання для лікування.
Крім того, якщо диференціювальний потенціал соматичних стовбурових клітин низький, то "терапевтичний потенціал" цих клітин не обмежений. Пацієнту не потрібно одночасного заміщення всіх тканин. Якщо у пацієнта з захворюванням серця для реконструкції серцевого м'яза використовують стовбурові клітини серцевого м'яза, не здатні до диференціювання в клітини печінки або нирок, то цей факт не становить серйозної проблеми для пацієнта.
Швидка комерціалізація фундаментальних досліджень стовбурових клітин створила ажіотажний попит на клітинні технології в медицині і косметології. Це призвело до безконтрольного використання доморощених технологій і клітин невідомого походження установами і "фахівцями", погано представляють, що таке трансплантологія. Відсутність законодавчої бази дозволяє фактично проводити "експерименти" на людях. Фундаментальні дослідження, що створюють базу для цивілізованого використання клітинних технологій, проводяться лише невеликими науковими групами в ряді вузів, інститутів РАН і РАМН без серйозної державної підтримки.
У нашій країні, на тлі незначного обсягу наукових досліджень, використовуються численні неконтрольовані і неліцензовані клітинні технології для лікування будь-яких захворювань за гроші пацієнтів. При цьому звертає на себе увагу комерційна привабливість застосування клітинних технологій (табл. 1).
Комерційна привабливість клітинних технологій
Такі клініки нерідко застосовують ембріональні або фетальні клітини, які виділяються з абортивного матеріалу, з тканин мертвонароджених плодів. Виділення, культивування і трансплантація фетальних клітин не вимагає великих витрат, складних наукових і технологічних рішень або висококваліфікованого персоналу. Тому сьогодні в умовах, коли в країні даний вид матеріалу легко доступний, ці клітини широко застосовуються без будь-яких дозволів та попередніх випробувань на комерційній основі в більшій кількості клінік, фірм і навіть інститутів.
У всьому світі цей тип клітин досить вивчений і перевірений. Тому можна впевнено стверджувати, що використання цього типу клітин, крім морально-етичних проблем і витрат, не дає ніяких інших результатів. Сьогодні немає хвороб, які могли б бути усунені за допомогою цих клітин. Це найголовніший висновок, який дозволяє критично оцінювати цей підхід, здатний тільки дискредитувати інші більш перспективні і позитивні напрямки. Крім того, застосування терміна "стовбурові клітини" по відношенню до клітин з абортивного матеріалу або тканин і органів плодів дезорієнтує медиків і фахівців, мало обізнаних із цієї спеціальної області. На жаль, даний тип клітин найбільш поширений в Росії і країнах ближнього зарубіжжя.
На закінчення хотілося б підкреслити, що в даний час не існує розроблених методів використання стовбурових клітин в терапевтичних цілях. Усі проведені дослідження із застосуванням стовбурових клітин носять попередній експериментальний характер і їхні результати не дозволені для клінічного застосування. За даними FDA широке використання стовбурових клітин у клінічній практиці можна очікувати не раніше ніж через 5 років.
Оскільки клітинні технології будуть медичними, то і відповідати вони повинні критеріям, які висуваються до медичної технології: безпека і ефективність. Звичайно, слід враховувати масу нюансів, притаманних використання клітин, але загальні принципи, що застосовуються до медичних технологій, повинні бути збережені. Проблемою є стандартизація та забезпечення біобезпеки трансплантата, а це тісно пов'язано з правовою базою розвитку та застосування клітинних технологій. Специфіка клітинних трансплантатів значна, але і ці питання можуть бути вирішені в рамках діючих принципів. Тим більше що певні напрацювання в цьому напрямку вже є.
Очевидно, саме час вимагає розвитку клітинних технологій на благо пацієнтів, і, отже, необхідно забезпечити правовий статус як розробок в цій галузі, так і медичної практичної діяльності.
Академік РАН і РАМН, д.м.н., проф.