Что такое стволовые клетки? Для чего их используют? И насколько это этично?

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки – это неспециализированные клетки, способные превратиться в клетки любого вида.

В организме человека есть сотни видов клеток. Они отличаются по виду, строению и функциям. Например, нервные клетки отвечают за передачу информации, жировые – запасают энергию, а половые необходимые для размножения. “Роли” клеток определяются еще до рождения человека – примерно до 8 недели. Впоследствии некоторые специализированные клетки могут делиться, образуя новые во время роста или для замены поврежденных. Однако они не могут изменить «роль» – клетка кожи никогда не станет нервной, а при делении будет образовывать только себе подобных.

Зато стволовые клетки могут превращаться в любые специализированные (мышечные, нервные и т.п.). С одной стволовой клетки начинается развитие всего эмбриона, а в организме взрослого человека их находят во многих органах и тканях (например, костном мозге). В течение жизни они работают как “ремонтная бригада” для восстановления организма. Некоторые специализированные клетки (нейроны, кровяные тельца и т.д.) вообще не могут делиться, поэтому стволовые клетки – это единственная возможность увеличить их количество.

Почему стволовые клетки особенные?

Выделяют два важных свойства стволовых клеток. Во-первых, они способны к самовосстановлению по принципу дихотомии: при делении они образуют одну стволовую клетку в неактивном состоянии и одну, которая впоследствии превратится в специализированную. Такое деление напоминает дерево со стволом, поэтому клетки называют стволовыми. Лимита делений нет, в отличие от специализированных клеток, которые вообще не могут делиться или делятся ограниченное количество раз.

Во-вторых, они могут дифференцироваться – превращаться в специализированные клетки, необходимые для определенной ткани или органа. Дифференциация полезна как в эмбрионе (где из стволовых клеток образуются все остальные), так и во взрослом организме (они генерируют новые постоянно или при необходимости – для замены поврежденных). Но различные стволовые клетки дают начало разном количестве видов специализированных клеток. Их возможность приобретать «роль», становиться различными специализированными клетками в процессе дифференциации называется потентнистю.

Так стволовые клетки бывают разными?

Да! Первые стволовые клетки, которые участвуют в развитии организма – эмбриональные. Они возникают после оплодотворения и поставляют «строительный материал» для будущего организма. Такие клетки называют плюрипотентными (от лат. Pluralis – множественный и potentia – возможность). Они могут превращаться в почти любые клетки тела. Также выделяют фетальные стволовые клетки, которые возникают на 5-9 неделе развития плода.

Взрослые стволовые клетки сопровождают человека на протяжении всей жизни. Однако они могут заменять ограниченное количество видов клеток или вообще превращаться в клетки только одного вида. Например, стволовые клетки в костном мозге дифференцируются на различные форменные элементы крови – эритроциты, тромбоциты, лейкоциты. А в скелетных мышцах они продуцируют только один вид клеток для восстановления мышечной ткани.

Стволовые клетки имеющиеся во многих тканях и органах. Особенно интересными считают мезенхимальные, которые нашли в составе костного мозга, жировой ткани и др. Они обладают противовоспалительным и иммуномодулирующее действия. Ученые надеются, что в будущем трансплантация мезенхимальных клеток поможет восстанавливать различные виды поврежденных тканей.

Стволовые клетки также создают искусственно. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получают , изменяя обычные так, что они становятся похожими на эмбриональные стволовые клетки. За изобретение этого способа ученые Джон Гердон и Шинья Яманака 2012 получили Нобелевскую премию.

В научных исследованиях и медицине используют все эти типы стволовых клеток.

Откуда их берут?

Эмбриональные стволовые клетки получают от 3-5-дневных эмбрионов, созданных искусственно в лаборатории. Такие эмбрионы называются “бластоцисты” и состоят примерно из 150 клеток. Фетальные можно получить только от плода после планового аборта. Эмбриональные и фетальные стволовые клетки считают очень перспективными для медицины и научных исследований, однако в мире время возникают споры относительно этичности их использования.

Взрослые стволовые клетки выделяют из костного мозга, жировой ткани и других «источников». Затем полученные клетки еще примерно месяц выращивают «в пробирке», чтобы получить достаточное их количество для лечения или исследования. Кроме того, на стволовые клетки богата пуповинная кровь и пупочный канатик, которые остаются после рождения ребенка. Их отдают в процессе донорства или хранят в банках пуповинной крови, тканей и клеток человека.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки создают, “перепрограмовуючы” обычные клетки. Основой для этого часто становятся клетки кожи, однако используют также клетки крови и мезенхимальные стволовые клетки. К ним добавляют гены, которые запускают соответствующие изменения внутри клеток. Через некоторое время такие клетки превращаются в индуцированные плюрипотентные.

Как вообще используют стволовые клетки?

Уникальные свойства стволовых клеток делают их очень перспективными для научных исследований. В частности, их используют, чтобы:

• исследовать, как в клетках возникают генетические дефекты;
• определить, почему некоторые клетки организма превращаются в опухолевые;
• тестировать новые лекарства на безопасность и эффективность;
• выращивать в лаборатории новые клетки или ткани для замены поврежденных и лечения сложных заболеваний (например, онкогематологических, нуждающихся в трансплантации костного мозга).

Есть ли риски лечения стволовыми клетками?

Перспектива такого лечения осложняется несколькими условиями. Во-первых, трансплантированные клетки должны достичь цели и сработать именно так, как это задумали ученые. Во-вторых, их не должна атаковать иммунная система пациента. В-третьих, есть риск, что стволовые клетки будут расти и дифференцироваться неконтролируемо, что приведет к онкологическому заболеванию. Второе и третье условия особенно касаются эмбриональных клеток, более гибких в развитии.

Какие болезни уже лечат стволовыми клетками?

Пересадка костного мозга – наиболее распространенный в мире способ лечения стволовыми клетками. Он помогает в случае болезней иммунной и нервной систем, онкогематологических и ортопедических заболеваний. Поскольку в костном мозге образуются клетки крови, его пересадка – действенный способ восстановить кровеносную систему после лечения некоторых видов рака. Для трансплантации используют стволовые клетки из костного мозга доноров, а также пуповинной и периферической (из сосудов) крови.

В некоторых случаях стволовые клетки помогают восстановить поврежденные ткани. С 1980-х годов их используют для «выращивания» кожи пациентов, подвергшихся значительным ожогам. Также В 2015 году Европейское агентство по лекарственным средствам разрешило препарат со взрослыми стволовыми клетками для восстановления роговицы глаза после физических или химических повреждений.

А что смогут лечить в будущем?

Ученые исследуют возможность стволовых клеток лечить разнообразные заболевания. Например, их трансплантация помогла восстановить 80% кожи, которая была покрыта язвами, у семилетнего мальчика. Сейчас также испытывают их способность восстанавливать сердце после инфаркта миокарда.

Стволовые клетки могут предотвратить потерю скелетных мышц в результате болезни или старения, заменить поврежденные нейроны во время болезни Паркинсона, помочь восстановиться после травмы спинного мозга и улучшить течение диабета. Кроме того, стволовые клетки могли бы стать «фабрикой» по производству крови, необходимой для переливания.

Интересной с точки зрения медицины также является способность стволовых клеток образовывать экзосомы – микроскопические пузырьки, с помощью которых клетки общаются между собой. Последние, как считается, смогут улучшить регенерацию, замедлить старение, найти применение в иммунотерапии, создании вакцин и тому подобное. Об экзосомах человечество узнало довольно недавно – за их открытие 2013 года ученые Джеймс Ротман, Рэнди Шекман и Томас Зюдгоф получили Нобелевскую премию.

Когда лечение стволовыми клетками – мошенничество?

Учитывая большой потенциал стволовых клеток может возникнуть ошибочное представление, что это чудодейственное «лекарство от всего» или «рецепт молодости». Этим могут пользоваться мошенники. Например, китайская клиника за большую сумму предлагала введение одних и тех же стволовых клеток против многих болезней, в том числе аутизма, мозговой травмы и синдрома Гийена-Барре.

Международные правила осуждают неподтвержденное использования стволовых клеток вне клинических испытаний. Подобное «лечение» сопровождается не только значительными финансовыми затратами со стороны пациента, но и большими рисками, а также смертью.

Распознать мошеннические клиники можно по эмоциональной рекламой (предложениями «последнего шанса» и т.п.) и взиманием платы за лечение с недоказанной эффективностью (т.е. участие в клиническом испытании). Так же выглядит подозрительно, если за доказательства клиника выдает только исследования собственных специалистов.

Есть ли польза от косметики со стволовыми клетками?

Да, но обычно не больше, чем от качественной косметики без стволовых клеток.

В большинстве косметических продуктов используются растительные стволовые клетки. Растения содержат вещества, необходимые для производства косметики, однако их выращивания требует времени, а результат зависит от удачного урожая. Зато стволовые клетки позволяют создавать клетки, ткани и органы растений в лабораторных условиях и сразу синтезировать нужные вещества.

Почти все косметические средства «со стволовыми клетками» на самом деле содержат их экстракты, а положительный эффект могут вызвать антиоксиданты и другие химические соединения в их составе.

Работать со стволовыми клетками – этично?

Существуют две этические проблемы, связанные с использованием стволовых клеток. Первая из них-использование эмбриональных клеток для лабораторных исследований. Мнения различаются по поводу, является ли эмбрион человеком в первые дни своего существования и этически ли разрушать его с научной целью. Конечно, речь идет о созданных в искусственных условиях зародыши — например лишние, оставшиеся после лечения бесплодия.

В разных странах действуют разные правила по использованию эмбрионов. В США можно работать с зародышевыми клеточными линиями, которые были получены к 2001 году. Великобритания разрешает остаточные эмбрионы после экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), а в Италии подобные исследования запрещены вообще.

Вторая этическая проблема касается последствий лечения стволовыми клетками. Некоторые методы все еще не подтверждено безопасными и эффективными, однако клиники-мошенники могут предлагать их пациентам. В таких случаях очень важно сообщать участникам, что процедура является клиническим испытанием, имеет определенные риски и не может гарантировать результат.