Стволовые клетки, которые могут все
Они дают надежду справиться с последствиями инсульта, затормозить болезнь Альцгеймера, починить повреждения органов
Существует множество заблуждений, связанных с регенеративной медициной. Изучение стволовых клеток в нашей стране началось более 60 лет назад и до сих пор все тайны и возможности стволовых клеток не раскрыты. Расходы на их изучение исчисляются сотнями миллионов долларов, а потенциальные прибыли — миллиардами. Однако не все так просто. Корреспондент «Ъ-Науки» разбиралась, как на самом деле работают стволовые клетки и в чем опасность их «необдуманного» использования.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Первооткрывателями непосредственно стволовых клеток являются советские ученые Иосиф Чертков и Александр Фриденштейн, которые еще в 1960-е годы занимались исследованием стволовых клеток лабораторных животных. В 2000-е годы история стволовых клеток получила резонансную историю, когда сотрудники Висконсинского университета Джеймс Томсон и Джон Беккер выделили и культивировали стволовые клетки человеческого эмбриона. Но, несмотря на уникальность открытия, оно обернулось скандалом в американских научных кругах. В результате Конгресс наложил запрет на федеральное финансирование любых экспериментов с человеческими зародышами.
«Известно, что “отцом” теории о стволовых клетках стал выдающийся русский ученый А. А. Максимов, который в начале XX столетия экспериментально доказал наличие в костном мозге предшественников для всех клеток крови. Именно благодаря трудам Максимова сегодня возможна трансплантация костного мозга»,— рассказывает Кирилл Киргизов, замдиректора НИИ детской онкологии и гематологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина, заведующий отделением трансплантации костного мозга, член правления EBMT (Европейской ассоциации трансплантологов костного мозга). Он подчеркивает, что учеными Советского Союза велись разработки в части изучения стволовых клеток, в частности А. Е. Баранов и его коллеги еще в 1970-х годах проводили работы по трансплантации костного мозга. Огромную роль в изучении внес НИИ ЭДиТО НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина. «Сейчас руководитель лаборатории клеточного иммунитета профессор Киселевский продолжает работы. Действительно, благодаря огромному багажу знаний удается создавать новые конструкции — например, уникальный метод продукции мезенхимных стволовых клеток или уникальных CAR-T-клеток с HER2/neu-рецептором»,— рассказывает Киргизов.
Важно, понимать, что «стволовых клеток» множество. Кирилл Киргизов подчеркивает, что чаще всего мы понимаем под ними гемопоэтические, или «кроветворные», которые используются для трансплантации. Однако помимо них существует огромная наука — регенераторная медицина.
«Учеными Центра Блохина было показано, что применение мезенхимных клеток совместно с гемопоэтическими может улучшить результаты лечения. Мезенхимные клетки — это те, которые могут превращаться в любые клетки, например в терапии, что помогает костному мозгу производить клетки крови. Красота и коварство “стволовых клеток” в том, что в умелых руках это эликсир, а в неумелых они могут навредить»,— говорит Кирилл Киргизов.
Он также подчеркивает, что заготовка собственной пуповинной крови нецелесообразна, так как нельзя вылечить теми клетками, которые, например, привели к развитию лейкоза.
Чем же так интересны стволовые клетки?
Регенеративная медицина — терапия, при которой восстановление поврежденных тканей осуществляется с помощью стволовых клеток. Этот способ лечения появился относительно недавно, около 25 лет назад, а потому пока еще относится к терапии высокого риска. Необходимо отметить, что в регенеративной медицине применяются не только стволовые клетки, но и клетки дифференцированные.
«Стволовая клетка дает начало всем клеткам организма. Но использовать стволовые клетки в месте поражения не всегда эффективно, поскольку этим клеткам еще надо превратиться в клетки исходной ткани. Проще взять уже дифференцированную тканевую клетку (например, для кожи таковыми являются фибробласты и кератиноциты, для сердца — кардиомиоциты, для сустава — синовиоциты) и ввести их непосредственно в очаг поражения»,— рассказывает заведующая отделением клеточной терапии ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси», кандидат медицинских наук, доцент Анна Рубан. Она подчеркивает, что современная клеточная терапия не относится к терапии высокого риска, так как мезенхимальные стволовые клетки (МСК) человека, как и клетки дифференцированные, не вызывают никаких побочных эффектов. «Это доказано длительными этапом наблюдения за пациентами. В мире уже использованы десятки миллионов доз МСК, и никаких серьезных побочных эффектов не описано. “Страшилки” о развитии рака при применении МСК необоснованны. В начале 2000-х применялись (к сожалению, до сих пор применяются в некоторых странах) эмбриональные стволовые клетки, что действительно может быть опасным, так как именно эти клетки могут привести к непредсказуемому росту опухолей, возникших непосредственно из этих клеток. Но в Беларуси эмбриональные стволовые клетки никогда не применялись, это запрещено на законодательном уровне»,— рассказывает Анна Рубан.
Важно понимать, что собой представляет клеточная терапия, какие заболевания можно лечить с ее помощью и какие опасности может нести ее применение. Обычно выделяют три направления клеточной терапии.
Первое — чисто регенеративная медицина, которая направлена на восстановление функции или морфологии поврежденных органов и тканей. Второе — иммуномодулирующая терапия, при которой клеточный продукт позволяет либо усилить функцию собственной системы иммунитета (например, при онкологических заболеваниях), либо ее ослабить в случае наличия аутоагрессии (при аутоиммунных или аллергических заболеваниях). Третье — использование клеток для уничтожения опухолей, то есть для прямой цитотоксической терапии. «Таким образом, клеточная терапия опасности не несет, более того, считается терапией с наименьшими рисками. Но вместе с тем новое направление, а именно CAR-T-терапия, применяемая в настоящее время для лечения ряда онкологических заболеваний крови (лейкозы, лимфомы), а также некоторых аутоиммунных болезней (там, где требуется избирательное удаление В-лимфоцитов крови), достаточно токсична, поскольку при ее применении одномоментно погибает большое количество клеток и высвобождается огромное количество провоспалительных цитокинов. В этом случае побочные эффекты возможны, но такая терапия применяется только как “терапия отчаяния”, когда другие методы лечения себя исчерпали и на кону стоит жизнь пациента»,— поясняет Анна Рубан.
Директор ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси», кандидат медицинских наук, доцент Андрей Гончаров считает направление клеточной терапии не просто перспективным, но и активно применяющимся в настоящее время. «В Беларуси разработками методов клеточной терапии занимаются несколько научных организаций Минздрава, а в структуре НАН Беларуси — только институт биофизики и клеточной инженерии. Из 90 инструкций по применению методов клеточной терапии наш институт имеет 30, которые разработаны совместно с Белорусским государственным медицинским университетом»,— рассказывает Гончаров.
На протяжении всей жизни мы производим огромное количество клеточного материала, а при болезни или травме пытаемся восстановить структуру ткани. Андрей Гончаров рассказывает, что это как раз возможно за счет стволовых клеток, которые находятся практически во всех тканях нашего организма.
«Нет ни сложности, ни опасности в этом нет. Единственное — может потребоваться некоторое время, чтобы нарастить нужное количество клеток из собственных тканей пациента. Для ускорения процесса можно воспользоваться донорскими клетками»,— рассказывает Гончаров.
Он поясняет, что регенеративная медицина — это возможность применения клеток как в виде суспензии, так и в связанном виде в носителе (например, в гиалуроновой кислоте), а также в виде моделей органов и тканей (3D-биопечать). «Так, в нашем институте создан тканевый биоэквивалент кожи, состоящий из фибробластов и кератиноцитов, который успешно используют для лечения ожогов»,— рассказывает Гончаров.
Роды и стволовые клетки
Сейчас очень популярна возможность забора стволовых клеток при рождении ребенка. Чаще всего при рождении делают забор гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови. «Они в большинстве случаев бесполезны, так как основное показание для их трансплантации — опухоли крови, а при наличии такой патологии нужны донорские клетки, ведь собственные клетки будут нести тот же генетический дефект, который и вызвал заболевание. В редких случаях такие клетки все же могут быть применены, например при острой лучевой болезни или отравлении гемотоксичными ядами»,— делится наблюдениями Андрей Гончаров.
По его мнению, наиболее перспективным является накопление биомассы МСК пупочного канатика для их возможного использования. Однако в последние годы чаще применяют донорские МСК, ибо у пациентов в силу заболевания или возраста собственные МСК могут быть или истощены, или не способны оказывать выраженное иммуномодулирующее действие.
В этой связи биобанкирование стволовых клеток при рождении может быть более полезно для родственников ребенка.
Говоря о перспективах лечения стволовыми клетками, Андрей Гончаров рассказывает о больших достижениях в лечении заболеваний, трудно поддающихся стандартной терапии. «Современные биотехнологии позволяют лечить больше заболеваний и повышать эффективность терапии. Среди таких разработок — генетическая модификация клеток для улучшения их способности к восстановлению и усиления иммунных функций, а также активное применение тканеинженерных конструкций, созданных из специальных клеток»,— рассказывает Гончаров.
Не менее активно исследуется действие стволовых клеток в нервной системе. Ученым удалось доказать, что, попадая в нервную систему, такая клетка устремляется к очагу поражения, встает на место погибших нейронов и со временем начинает выполнять их функцию. Этим методом можно лечить такие тяжелые заболевания, как инсульт, рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера.