Стволовые клетки

1. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК)
- внутриклеточная масса раннего эмбриона (на этапе бластоцисты 4-7 день развития). «Идеальные» стволовые клетки, из которых в дальнейшем развивается весь организм. Все специализированные клетки организма по мере формирования эмбриона развиваются из неспециализированных эмбриональных стволовых клеток.
ЭСК обладают рядом положительных и отрицательных характеристик, к которым относятся:
Плюрипотентность - способность стволовой клетки дифференцироваться в несколько типов клеток различных тканей и органов (нервные клетки, красные кровяные тельца, клетки печени, клетки поджелудочной железы, кардиомиоциты, клетки эпидермиса, мышечные клетки и др.).
Низкий уровень иммунореактивности - все клетки эмбриона еще «незрелые», в т.ч. и клетки, отвечающие за реакцию ответа на появление чужих клеток. Т.е. при введении в организм донорских клеток реакция «трансплантат – против хозяина» встречается крайне редко или в легких формах.
Онкологические осложнения - трансплантация эмбриональных СК может спровоцировать рост злокачественного новообразования.

Формирование тератомы после трансплантации эмбриональных стволовых клеток при моделировании экспериментального инсульта.
Erdo F, Buhrle C, Blunk J, Hoehn M, Xia Y, Fleischmann BK, Focking M, Kustermann E, Kolossov E, Hescheler J, Hossmann K-A, and Trapp T.
Host-dependent tumorogenesis of embrionic stem sell transplantation in experimental stroke. Journal of Cerebral Bloob Flow and Methabolism. 2003, 23:780-785.

Этический аспект - Основным источником эмбриональных СК является абортивный материал или материал оставшийся после искусственного оплодотворения в пробирке.

Невозможно использовать аутологичный (собственный) материал

Наиболее веским обоснованием для использования фетального материала является возможность применения материала необходимого генеза. Вместе с тем возникают проблемы этического характера, а также множество вопросов относительно качества материала.

Возможность применения материала необходимого генеза - В 60-90-е гг. прошлого века при лечении психоневрологических заболеваний трансплантировали фетальный клеточный материал, в котором присутствовали стволовые клетки поврежденной ткани.

Этический аспект - Материал оставшийся в результате прерывания беременности, т.е. аборта.

Качество материала - Использование непроверенного фетального материала может привести к заражению реципиента СПИДом, гепатитами, цитомегаловирусом и др.
Проверка материала занимает время и достаточно дорого, что приводит к увеличению стоимости услуг.

Невозможно использовать аутологичный материал

ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ЗАПРЕЩЕНЫ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МИНИСТЕРСТВОМ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ.

1. Стволовые клетки взрослого организма:
В течение жизни во взрослом организме постоянно происходит гибель клеток различных тканей, как при естественном обновлении (апоптоз), так и при повреждениях (некроз). Восстановление утраченных клеток происходит за счет камбиальных элементов. В кишечнике, коже, мышцах, красном костном мозге, печени, головном мозге существуют пролиферирующие тканеспецифические популяции клеток.
В последние годы в тканях сформировавшегося организма были выявлены клеточные элементы, способные к дифференцировке не только в тканеспецифических направлениях, но и в клетки иного тканевого происхождения. При этом происходит потеря первичных тканевых маркеров и функций и приобретение маркеров и функций вновь образованного клеточного типа. Это явление получило название трансдифференцировки. А подобные клеточные элементы классифицируют как мультипотентные стволовые клетки взрослого организма. Ещё одно их свойство – способность к миграции в другие ткани in vivo.
Открытие стволовых клеток взрослого организма позволяет по-новому подойти к проблеме обновления сформировавшихся тканей, изменить концепцию клеточной и генной терапии различных заболеваний. Изучение свойств стволовых клеток и их влияния на репаративные процессы в организме - одна из наиболее актуальных задач современной клеточной биологии. Особая значимость исследований в данной области связана с применением клеточных технологий для лечения человека.
К настоящему моменту выделены следующие типы стволовых клеток взрослого организма: гемопоэтические, мышечные, нервной ткани, кожи, эндотелия, кишечника, миокарда и мезенхимные стволовые клетки.

• гемопоэтические стволовые клетки;
• стволовые клетки нервной ткани;
• стволовые клетки кожи;
• стволовые клетки скелетной мускулатуры;
• стволовые клетки миокарда;
• мезенхимные стволовые клетки;

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ НЕРВНОЙ ТКАНИ
Стволовые клетки нервной ткани (НСК) расположены в глубоких слоях мозга человека.
Источником стволовых клеток нервной ткани является головной мозг как сформировавшегося, так и развивающегося организма. В результате проведенных экспериментов клетки с донорской меткой были обнаружены в сердце, печени, центральной нервной системе, кишечнике и легких, что доказывает мультипотентность данных клеточных элементов.
Несмотря на то, что НСК являются мультипотентными и существует возможность их культивирования in vivo, применение данного клеточного элемента имеет массу осложнений. Выделение стволовых клеток нервной ткани связано с полным разрушением головного мозга, что делает невозможным применение аутологичного материала, а как следствие этого появляются те же проблемы этические и иммунные, что и при использовании фетальных клеток.
Для клеточной терапии НСК наиболее перспективны при использовании их ортодоксального дифференцировочного потенциала (нейроны и глия). К настоящему моменту разработаны коктейли химических индукторов комитированности НСК к дифференцировке в одном направлении (Bithell and Williams 2005). НСК локализованы в субэпендимном клеточном слое 3 и 4 желудочков головного мозга (Romanko et al., 2004). Таким образом, выделение НСК связано с разрушением головного мозга донора (Rietze et al., 2001). Но возможно использование аллогенного материала для клеточной терапии ЦНС из-за наличия гематоэнцефалического барьера и отсутствия иммунологических реакций на чужеродный материал. Эксперименты с применением фетального материала при терапии болезни Паркинсона к настоящему моменту уже проведены как на экспериментальных животных, так и в клинике (Burnstein et al., 2004).

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ КОЖИ
Стволовые клетки кожи выделяют из кожных тканей, как эмбриона, так и взрослого организма. Клеточную терапию стволовыми клетками кожи, прежде всего, связывают с восстановлением кожных покровов, например, терапия обширных ожогов. Эти разработки уже применяют в клинике.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ СКЕЛЕТНОЙ МУСКУЛАТУРЫ
Стволовые клетки скелетной мускулатуры выделяют из поперечно полосатой мускулатуры. Эти клетки способны к дифференцировке в клетки нервной, хрящевой, жировой и костной тканей, поперечнополосатой мускулатуры. Однако последние исследования показывают, что клетки скелетной мускулатуры, это не что иное, как мезенхимные стволовые клетки, локализованные в мышечной ткани.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ МИОКАРДА
В 90-х гг. ХХ века из миокарда новорожденных крыс были выделены клеточные элементы способные к дифференцировке в кардиомиоциты и эндотелий сосудов. Трансплантация таких клеток в область повреждения миокарда приводит к появлению в зоне повреждения клеток сердечной мышцы и сосудов из введенных клеток и существенному уменьшению зоны повреждения. Однако методика выделения данных клеточных элементов очень сложна и связана с полным разрушением мышечной ткани сердца.

МЕЗЕНХИМНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ (МСК)
Традиционным источником МСК является строма костного мозга. В результате проведенных исследований мезенхимные стволовые клетки были обнаружены в подкожной жировой ткани, которая в больших количествах остается после пластических операций.
В настоящее время ведется множество научно-исследовательских работ по выделению достаточного количества мезенхимных стволовых клеток из костной ткани и пуповинной крови.
Мезенхимные стволовые клетки рассматриваются как один из основных элементов клеточной терапии. И действительно, МСК плюрипотентны и могут дифференцироваться в клетки костной, жировой, мышечной, хрящевой, нервной и пр. тканей. Неоспоримым достоинством применения МСК служит то, что существует возможность применения аутологичного материала.

Источники МСК
Костный мозг	Жировая ткань	Костная ткань	Пуповинная кровь

Традиционным источником мезенхимных стволовых клеток является красный костный мозг. В последние годы были разработаны методики выделения МСК из жировой ткани. В настоящее время проводиться множество исследований по получению достаточного количества МСК из костной ткани и пуповинной крови.

+	-
Плюрипотентны Могут дифференцироваться в клетки костной, жировой, мышечной, хрящевой, нервной тканей и др.	Необходим постоянный инфекционный контроль при культивировании
Можно использовать аутологичный материал Использование собственного (аутологичного) материала позволяет избежать при введении в организм реакции «трансплантат – против хозяина», т.к. реципиенту вводят его собственные клетки.
Можно получать из аспиратов костного мозга и культивировать ex vivo При взятии даже небольшого количества костного мозга или небольшой концентрации СК в костном мозге в условиях специальных лабораторий можно вырастить необходимое количество МСК.
Хорошо полиферируют в культуре, подвергаются криоконсервации При использовании специальной реагентики МСК начинают быстро размножаться. Возможно хранение клеток при низких температурах. После разморозки клетки сохранят все свои свойства и ВОЗРАСТ первоначально забранного материала.
Не дают опухолей in vivo При трансплантации в организм человека не вызывают онкологических осложнений.
In vivo имеют тропность к местам повреждений При заболевании или травме после трансплантации МСК вместе с кровотоком направляются к месту повреждения (гибели) клеток.

Клеточная терапия – новый метод лечения заболеваний связанных с необратимой гибелью клеточных элементов. В основе клеточной терапии лежит трансплантация различного клеточного материала (эмбриональных стволовых клеток, аутологичных и аллогенных стволовых клеток взрослого организма, фетальных прогениторных клеток) внутривенно, в сосуды питающие орган - мишень, интраорганно. Также предлагают вводить клетки на различных носителях. К настоящему моменту опубликовано большое количество работ, как по биологии стволовых клеток, так и по их экспериментальному использованию в качестве агентов клеточной терапии. Разрабатываются и апробируются клинические протоколы с применением стволовых клеток. Клеточная терапия инфаркта миокарда, как и любой другой патологии, – современный метод лечения, эффективность которого ещё предстоит доказать.