Стволовые клетки и их медицинское значение

      Тканевая инженерия  – создание трехмерных органов  при помощи биодеградирующих матриксов; создание органов из нескольких тканей. Использование стволовых клеток, особенно аутологичных, делает возможным выращивание функционирующих органов и хорошее их приживление. К настоящему времени методами тканевой инженерии удалось вырастить полноценный зуб (на крысах); участок сосуда; многослойный имплант кожи; фалангу пальца из кости и хряща.

         Ранее всего  из методов клеточной терапии  в клиническую практику вошла  трансплантация костного мозга.  Уже с 80-х годов этот метод  стал рутинным в лечении некоторых  онкологических и гематологических  заболеваний. Он позволил с высокой вероятностью добиваться излечения больных, до того считавшихся обреченными. Суть метода в том, что у пациента при помощи химио- или радиотерапии убивают раковые клетки, вместе с которыми погибает и кроветворная система костного мозга (отвечающая, в частности, за иммунитет).

        Трансплантация  костного мозга позволяет восстановить  гемопоэз, и главную роль в этом играют кроветворные (гемопоэтические) стволовые клетки, составляющие значительную долю клеток костного мозга. Иногда лучший эффект дает использование чистой фракции гемопоэтических стволовых клеток, которые при помощи специальных приборов выделяют из костного мозга или периферической крови донора (а иногда – и самого пациента в период ремиссии). Постоянно открываются все новые возможности трансплантации стволовых клеток – метод применяется для лечения других форм онкозаболеваний, для улучшения переносимости химиотерапии, для уменьшения реакции отторжения и т.д.

       Клеточная терапия  при злокачественных (острые лейкозы,  хронический миелолейкоз, миелодиспластические синдромы, лимфогранулематоз, лимфомы) и незлокачественных (пароксизмальная ночная гемоглобинурия, талассемия, апластическая анемия, болезни обмена) заболеваниях системы крови.

Задачи терапии.

эрадикация опухолевого клона, восстановление нормального кроветворения

индукция реакции "трансплантат против лейкоза" при проведении аллогенной трансплантации костного мозга

проведение генотерапии путем вирусной трансфекции нормального гена в дефектные стволовые клетки

Требуемый тип стволовых клеток - гемопоэтические, аллогенные или аутологичные.

Как получают стволовые клетки для  проведения трансплантации:

        Гемопоэтические  клетки крови (или клетки - предшественницы  кроветворения) содержатся в костном  мозге, а также имеются в  небольшом количестве в периферической  крови. Именно эти клетки необходимы  при проведении трансплантации (когда  потенциальный донор становится  реальным). Несколько лет назад  стволовые клетки получали только  из костного мозга, который  содержится в плоских костях. Для этого у донора под наркозом производили прокол кости таза и забирали шприцом необходимое количество костного мозга. После такой процедуры донор несколько дней в специализированном стационаре находится под наблюдением врача.  
      Необходимо заметить, что такой способ получения трансплантата практикуется и до сих пор и не имеет каких-либо серьезных осложнений. Тем не менее, в настоящее время появился более совершенный способ получения гемопоэтических стволовых клеток у донора - из периферической крови. При этом донор проводит несколько часов в кресле для взятия крови (смотрит телевизор или читает), кровь из вены на одной руке проходит через специальный прибор для сепарации нужных для трансплантации гемопоэтических стволовых клеток и возвращается в кровяное русло донора через вену на другой руке. После такой процедуры донор практически не теряет объем крови, а восстановление взятых клеток происходит в течение первых же 7-10 дней после процедуры. За исключением некоторых исключительных ситуаций, донору, как правило, предоставляется возможность самому решать, каким способом он будет сдавать клетки крови.                                                                                                                                                                        

         Аутологичная трансплантация подразумевает введение клеточного материала (стволовых клеток) в тот же организм, из которого они были выделены. В случае если донором клеток являлось другое лицо, принято говорить об аллогенной (чужеродной) трансплантации. В зависимости от степени родства донора и реципиента она может быть родственной (от брата сестре, от сына матери и наоборот, и т.п.) или неродственной.

         Наиболее  важным фактором, определяющим успех  аллогенной трансплантации, является  точность подбора показателей  комплекса гистосовместимости (т.н. HLA-системы) донора и реципиента. В противном случае, трансплантат либо не приживется в организме реципиента и будет отторгнут, либо начнет работать против организма хозяина, вызывая одноименную болезнь (трансплантат-против-хозяина). Поскольку гены белков системы HLA наследуются от обоих родителей, вероятность тканевого совпадения детей от одних родителей высока: 25% полного совпадения (6/6) и 50% от 3/6 и выше. По этой же причине донора для пациента легче найти среди немногочисленных кровных родственников, чем среди сотен тысяч и миллионов других людей. Практически невозможно найти неродственного донора для представителей отдельных национальностей среди других, исторически более далеких, наций и народов.

Источник стволовых клеток - костный  мозг, периферическая кровь, кровь пуповины

Способ получения 

эксфузия костного мозга

аферез стимулированных ростовыми факторами стволовых клеток периферической крови на клеточных сепараторах

эксфузия крови пуповины

Способ введения - внутривенная инфузия клеточной взвеси после проведения программы химиорадиоподготовки и иммуносупрессивной терапии

         Близкий  подход используется при лечении  аутоиммунных  заболеваний, при которых собственная иммунная система пациента разрушает его же клетки.

         К таким  болезням относятся, например, системная  красная волчанка (тяжелое системное  заболевание соединительной ткани), рассеянный склероз (заболевание  центральной нервной системы,  связанное с образованием очагов  демиелинизации – утраты защитной оболочки нервных волокон), ревматоидный артрит (хроническое прогрессирующее воспаление суставов споследующей их деформацией) и болезнь Крона (тяжелое и  практически неизлечимое заболевание, проявляющимся дисфункцией пищеварительной системы).

          При  лечении у пациентов стимулируется  выброс в периферическую кровь  гемопоэтических СК, затем они  выделяются из крови при помощи  специального оборудования и  некоторое время сохраняются.  Работа иммунной системы пациента  полностью или частично подавляется,  после чего вводятся аутологичные стволовые клетки. Новая иммунная система, заново восстановленная из трансплантированных собственных стволовых клеток, больше не разрушает клетки пациента.

Заключение

       Рассмотрев в  данной работе проблемы использования  в медицине стволовых клеток, можно сделать следующие краткие  выводы.

      Открытие стволовой  клетки и развитие связанных  с этим открытием клеточных  технологий в медицине наряду  с расшифровкой двойной спирали  ДНК и генома, безусловно, относятся  к важнейшим событиям, произошедшим  в биологии в ХХ веке.

      Стволовые клетки  таят в себе невиданные возможности:  от регенерации поврежденных  органов и тканей до лечения  заболеваний, не поддающихся лекарственной  терапии. Кроме восстановления  утраченных функций органов и  тканей, стволовые клетки способны  тормозить неконтролируемые патологические  процессы, такие как воспаления, аллергии, онкологические процессы, старение и т.д.

      Именно клеточные  технологии являются основой  генной терапии, с которой связаны  надежды на разработку индивидуальных  схем лечения пациентов с самыми  тяжелыми заболеваниями, в том  числе наследственными. Клеточные  технологии и генная терапия  представляют собой наиболее  универсальные современные подходы  к лечению. Технология стволовых  клеток может привести к новому  пониманию развития и дифференциации  клеток, как и почему развиваются  определенные ткани, почему возникают  заболевания и как их лечить. Станет возможным клонирование  от отдельных тканей до целых  организмов.

      Таким образом,  наглядно демонстрирующих реальное  значение клеточной биологии  в решении актуальных проблем  медицины XXI века, может быть продолжен.  Вместе с тем уже сейчас  становится очевидным, что дальнейший  прогресс как самой клеточной  биологии, так и медицинской науки  в целом будет связан не  только и не столько с дальнейшим  накоплением фактического знания, сколько с его творческим и  этическим осмыслением. 

       Медицина ХХI века, безусловно, будет основана на  фундаментальных достижениях клеточной  биологии.