БІОТЕХНОЛОГІЯ - Іншина Н.М. - 2009

РОЗДІЛ 3. КЛІТИННА ІНЖЕНЕРІЯ

Стромальні та гематопоетичні стовбурові клітини

Уперше стовбурові клітини виявили у кістковому мозку. Кістковий мозок є органом кровотворення. У кістковому мозку є два види стовбурових клітин: гематопоетичні і стромальні. З гематопоетичних клітин утворюються клітини крові (моноцити, лімфоцити, нейтрофіли, базофіли, еритроцити).

Кількість стромальних стовбурових клітин у кістковому мозку значно нижча, ніж гематопоетичних. Стромальні клітини кісткового мозку становлять не більш ніж 0,01% від усіх клітин кісткового мозку.

З віком кількість стромальних стовбурових клітин суттєво знижується: у новонароджених 1 стромальна клітина припадає на 10 тисяч гематопоетичних, у підлітків - на 100 тисяч, у людей віком 50 років - на 500 тисяч, а у людей старше 70 років - на 1 млн.

Стромальні стовбурові клітини довго існують, але досить рідко оновлюються. Вони, як і гематопоетичні, постійно циркулюють у

кровообігу людини. Стромальні клітини кісткового мозку разом зі спеціалізованими тканинними клітинами беруть участь у регенерації пошкоджених органів. О .Я. Фриденштейн установив, то стромальні клітини кісткового мозку in vitro під дією певних індукційних факторів можуть перетворюватися на хрящові (хондроцити), жирові (адипогіити) і кісткові (остеобласти) клітини. Пізніше була доведена можливість перетворення стромальних клітин на нервові клітини, гепатоцити, а також клітини, що синтезують інсулін.

Проведено численні експерименти із застосування стромальних клітин кісткового мозку для відновлення пошкоджених тканин й органів у тварин.

Італійські вчені показали, що введені стромальні клітини здатні відновити пошкоджену м’язову тканину. В експериментальних тварин (мишей) під дією опромінення пошкодили кістковий мозок і трансплантували їм спеціально мічені стромальні клітини. Через кілька днів тваринам увели препарат, що спричинив руйнування м’язів передніх лап. Через 2 тижні після ін’єкції стромальних клітин м’язова тканина передніх лап у мишей частково відновилась. Установлено, що основна частина нових м’язових клітин утворилася з уведених стромальних.

Японські вчені отримали із стромальних клітин кісткового мозку мишей клітини міокарда. Уведення стромальних клітин у ділянку пошкодження серцевого м’яза (у ділянку інфаркту) практично повністю ліквідує явище післяінфарктної серцевої недостатності в експериментальних тварин. За даними Американського кардіологічного товариства у щурів зі штучно викликаним інфарктом міокарда 90% стромальних клітин, уведених у ділянку серця, перетворюються на клітини міокарда. Така клітинна терапія для відновлення пошкоджень серцевого м’яза після інфаркту досить перспективна, оскільки використовуються власні стовбурові стромальні клітини організму і немає реакції відторгнення, виключена можливість їх злоякісного переродження.

Під впливом певних факторів стромальні клітини можуть перетворюватися на нервові. Установлено, що через 2 тижні після додавання спеціальної сигнальної речовини в культуру стромальних клітин вони на 80% складаються з нейронів. Американські вчені провели надзвичайно важливий експеримент. Вони використали стромальні клітини для лікування інсульту. Інсульт — це досить поширене захворювання і на сьогодні невиліковне. В експериментальних мишей

штучно викликали інсульт, після чого їм уводили власні стромальні клітини у спинномозковий канал. У 100% випадків спостерігалося часткове відновлення рухової активності кінцівок тварин. Проведені експерименти відкривають нові перспективи для лікування хворих з важкими ураженнями спинного і головного мозку.

Установлено, що за дії певних білкових факторів стромальні клітини перетворюються на остеобласти. Експериментально доведено, що під час пошкодження печінки нові гепатоцити формуються з донорських стромальних клітин кісткового мозку.

Незважаючи на досягнуті успіхи у лікуванні таких захворювань, як інфаркт міокарда, інсульт, неврологічні хвороби, говорити про клінічне застосування стовбурових клітин передчасно, поки що це лабораторна практика.

Джерелом одержання стромальних стовбурових клітин є пуповинна кров та плацента. У 1988 р. Броксмейер показав, що можна отримати пуповинну кров у кількості, достатній для трансплантації гематопоетичних стовбурових клітин. Об’єм пуповинної крові може становити до 200 мл. У 1992 р. Девід Харіс уперше зберіг пуповинну кров шляхом кріококсервації для свого сина Олександра. Кріообробка пуповинної крові не спричиняє втрати гематопоетичних стовбурових клітин. Створення банків гематопоетичних клітин пуповинної крові є новим напрямом медицини.

Стовбурові клітини, виділені з пуповинної крові, походять із мезодерми. Вони є менш імунореактивними порівняно зі спеціалізованими клітинами дорослого організму. Під час трансплантації пуповинної крові несумісність за людськими лейкоцитарними антигенами (реакція трансплантат проти хазяїна) зустрічається значно рідше, ніж під час трансплантації кісткового мозку.

Уперше трансплантація гематопоетичних клітин пуповинної крові була здійснена у 1988 р. Установлено, що родинні трансплантації успішніші (63% — позитивний результат), ніж неродинні (29% - позитивний результат). Пересадка власних гематопоетичних клітин пуповинної крові хворому реципієнту повинна давати 100% позитивний результат. Також доведено, що у дитячому та юнацькому віці трансплантації пуповинної крові успішніші, ніж у похилому.

Американський учений Сяолонг Менг установив, що джерелом стовбурових клітин у дорослому організмі людини може бути менструальна

кров. Такі стовбурові клітини є клітинами ендометрія матки, їх поділ відбувається швидше, ніж мезенхімальних клітин, виділених з пуповинної крові. Підраховано, ідо популяція стовбурових клітин, виділених з менструальної крові, подвоюється кожні 19,4 год. Експериментально доведено, що такі стовбурові клітини можуть диференціюватися в різні типи клітин, у тому числі клітини жирової, м’язової, кісткової і нервової тканин.

Життєздатність стовбурових клітин зменшується зі збільшенням віку організму-донора. Стовбурові клітини, одержані з дорослого організму людини, використовуються для лікування багатьох захворювань. Найчастіше трансплантацію стовбурових клітин здійснюють у таких випадках: 60% - злоякісні захворювання крові, 6% - нейробластома, 34% - незлоякісні захворювання (анемія, уроджений імунодефіцит).

Незважаючи на переваги використання стовбурових клітин порівняно з традиційними методами лікування багатьох захворювань, у більшості країн дослідження стовбурових клітин обмежені. До причин, що обмежують дослідження і використання стовбурових клітин, можна віднести такі.

По-перше, вимоги католицької церкви заборонити дослідження ЕСК. Основним джерелом ЕСК є абортивний матеріал, а також матеріал, що залишається після штучного запліднення.

По-друге, проблема створення умов й індукторів, що спрямують ЕСК на певний шлях диференціації.

По-третє, проблема імунологічної сумісності тканин й органів трансплантата і реципієнта. Існують такі шляхи її розв’язання:

- вбудувати гени майбутнього реципієнта в культуру ЕСК (на етапі вирощування органа);

- пригнічувати імунну систему реципієнта за допомогою імуносупресорів (але при цьому існує ризик інфекційних ускладнень та утворення пухлин);

- пересадка трансплантата, що не буде контактувати з імунною системою реципієнта. Наприклад, нейротрансплантація успішно застосовується при лікуванні хвороби Паркінсона (перешкодою для імунної системи є гематоенцефалічний бар’єр).

По-четверте, негативною властивістю ЕСК є активація росту пухлин у мишей з дефектною імунною системою. Таким чином, уведення ЕСК пацієнту може спровокувати появу злоякісної пухлини.