Ремонт и изготовление тканей из клеток заказчика
4831
0
В 1985 году кореянке Хванг Ми-Сун было 17 лет, когда из-за
травмы спинного мозга ее ноги были полностью парализованы. Осенью 2004 врачи
клиники университета города Ханванг под руководством профессора Ким Джей-Мина
ввели в ее спинной мозг стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови. Через
месяц Хванг на пресс-конференции в Сеуле под аплодисменты репортеров сделала
несколько шагов. Конечно, передвигалась она при помощи ходунков, движения были
неуверенными, но результат лечения сразу же окрестили чудом, несмотря на то,
что профессор Ким просил журналистов быть посдержанней: гарантировать стойкое
улучшение и отсутствие осложнений в будущем было еще рано. В середине 2005
планировался второй этап лечения, но на момент написания этой статьи его
результаты еще не были опубликованы. И всё же слова «маленький шаг для одного
человека – гигантский скачок для всего человечества» к этому случаю подходят не
меньше, чем к первой высадке на Луну.
(PS: пока верстался номер,
«корейский скандал» продолжал раскручиваться. Еще одно лыко в строку – состояние
лично этой пациентки, к сожалению, ухудшилось: эффект оказался нестойким. Но на
оптимизм по поводу будущего клеточной терапии это нисколько не повлияло).
Заплатка на сердце
1 февраля 2003 года 16-летний Дмитрий Бонвилль из штата
Мичиган ухитрился всадить себе в сердце трехдюймовый гвоздь из строительного
пистолета. Гвоздь хирурги вынули, дырку зашили, но то ли сама травма, то ли
стресс вызвали обширный инфаркт. При лечении обычными методами парень в лучшем
случае остался бы инвалидом, а в худшем – мог бы так и не дождаться подходящего
донора для пересадки сердца. Или дождаться, а после этого прожить еще несколько
лет или десятилетий – все равно инвалидом. Врачи под руководством Синди Грайнс
и Уильяма О'Нейлла решили рискнуть. После нескольких дней приема препарата,
стимулирующего деление в костном мозге стволовых клеток, их выделили из крови
пациента и через катетер ввели в нисходящую артерию левого желудочка, которая
снабжает кровью переднюю камеру сердца. Уже через пять дней после пересадки
мощность сердца возросла с 25 до 35% от нормальной.
Лавина открытий
Пересадку костного мозга давным-давно применяют при
заболеваниях кроветворной системы и при лучевой болезни. Сейчас стало ясно, что
главный смысл этого метода состоит в том, что больному пересаживают не просто
донорский орган, а постоянный источник запчастей: в костном мозге особенно
много стволовых клеток – больше, чем в любой другой ткани взрослого организма.
Этот же метод – пересадку костного мозга от родителей – в
середине 1990-х годов впервые применили для лечения детей с тяжелым врожденным
нарушением формирования костей, вызванным мутацией в гене, отвечающем за синтез
коллагена – белка соединительной ткани. К тому времени было известно, что
стволовые клетки костного мозга способны превращаться во многие клетки, в том
числе и остеоциты, из которых образуются кости. Не было только отработанных
методик их выделения и размножения.
Первый опыт лечения человека с помощью его собственных
стволовых клеток удалось провести только в 1994 году. Стволовые клетки,
выделенные из костного мозга пациента, размножили в культуре и ввели в его же
коленный сустав, разрушенный дегенеративным артритом. Клетки-универсалы прижились
на новом месте, начали размножаться, превращаться в клетки хрящевой ткани и
восстанавливать сустав. А «большой взрыв» в клеточной терапии начался в 1999
году, когда в Америке, в лабораториях Джеймса Томпсона и Джона Герхарта,
научились выращивать культуры стволовых клеток, полученных из зародыша
человека.
Сейчас буквально каждый день появляются новые сообщения об
успешном применении клеточной терапии для лечения все новых болезней. Методики,
отработанные на животных, все смелее используют для лечения людей, в том числе
в случаях, которые до недавнего времени были безнадежными. Большинство этих
методов еще не вышли из стадии клинических экспериментов, но клинический
эксперимент – это не «опыты на людях», а по всем правилам оформленное
применение новых методов лечения.
Как они работают
Из любой клетки зародыша на ранних стадиях развития, как
ветка из ствола, может вырасти любой из примерно 350 различных типов клеток, из
которых состоят ткани нашего организма. БОльшая часть «взрослых» клеток не только ни во что не
превращается, но и не может делиться. Обычные клетки живут от нескольких месяцев (клетки крови или слизистых оболочек) до
нескольких лет (клетки костей) или десятилетий (нервные клетки), после
чего мирно умирают. Такая естественная смерть клетки называется
Обновление тканей в
норме происходит за счет региональных, специализированных стволовых
клеток. Они могут делиться и образовывать один или несколько типов клеток той
ткани, в которой они находятся, и способны перемещаться на несколько
сантиметров, расталкивая окружающие клетки.
При травме или нарушении кровоснабжения (например, из-за
закупорки сосуда тромбом или атеросклеротической бляшкой) происходит
Выделяющиеся при этом вещества стимулируют деление стволовых клеток, но местных
ресурсов на ремонт повреждения может не хватить. Вместо полноценных клеток той
же ткани прореху заполняет соединительная ткань (ее клетки – фибробласты –
именно на такой случай хорошо сохраняют способность делиться), и на месте
погибших клеток образуется рубец. То же самое происходит и при сильном
отравлении (клетки печени, не справившись с обезвреживанием яда, гибнут и
замещаются клетками жировой и соединительной ткани), и во многих других
случаях.
Центральным складом запчастей во взрослом организме служат
стволовые клетки костного мозга. При их делении половина дочерних клеток остается
на месте и сохраняет почти такую же, как у клеток зародыша, способность
превращаться в специализированные клетки различных тканей. Вторая часть клеток
перемещается с током крови по всему организму. Там, где все в порядке, они не
задерживаются. Сигналом к началу ремонтных работ служат вещества, которые
выделяют гибнущие клетки. В ответ на химические крики о помощи стволовые клетки
протискиваются сквозь стенки капилляров и перемещаются в ту сторону, где больше
концентрация сигнальных веществ.
Попав на место аварии, стволовые клетки по составу оболочек
определяют, какие клетки их окружают. Под влиянием полученной информации их
хромосомы перестраиваются. Как и при развитии зародыша, выключаются одни гены,
начинают работать другие, изменяется состав клеточных белков, и в результате
стволовые клетки превращаются в клетки окружающей ткани.
Но ресурсы запчастей ограничены, и после любого более-менее
серьезного повреждения функции пострадавших органов восстанавливаются не
полностью. К тому же резервы постепенно гибнут в боях. Чем моложе организм, тем
больше в нем и местных, и центральных запасов стволовых клеток. Заживление
травм и восстановление после болезней у детей происходит намного лучше, чем у
взрослых и тем более у стариков. В костном мозге новорожденного одна
универсальная стволовая клетка приходится на десять тысяч специализированных,
из которых образуются только клетки крови. Годам к пятнадцати одна
универсальная клетка приходится на сто тысяч кроветворных, к пятидесяти – одна
на полмиллиона, к семидесяти – одна на миллион. Специализированных стволовых
клеток, в том числе и кроветворных, с возрастом тоже становится все меньше, и
активность их падает. Так что к тому времени, когда ремонт организму требуется
все чаще, запчастей в нем уже не хватает даже на то, чтобы просто поддерживать
его на ходу, и тем более – на капитальный ремонт.
При инфаркте, инсульте, тяжелом переломе и далее по медицинскому
словарю, от Абсцесса до Язвы, своих резервов у организма хватит в лучшем случае
на то, чтобы кое-как зачинить поломку, но работать, как новенький, пострадавший
орган не будет уже никогда. А если дополнительно к имеющимся ввести в вену или
непосредственно в место повреждения десяток-другой миллионов стволовых клеток?
Что лечит клеточная
терапия
Говоря коротко, почти всё. Это почти не преувеличение: любая
болезнь – это в конечном итоге гибель клеток.
Больше всего результатов получено при лечении заболеваний
сердца – инфаркта, стенокардии, ишемической болезни сердца, сердечной
недостаточности. Во многих случаях клеточная терапия восстанавливает до вполне
приемлемого состояние пациентов, которых уже внесли в лист ожидания на
пересадку сердца.
То, что нервные клетки не восстанавливаются, недавно
перестало быть прописной истиной. Стволовые клетки есть и в мозге, только там
их слишком мало для того, чтобы восстановить мало-мальски серьезные
повреждения. Впервые клеточную терапию для лечения инсульта применили в 1998
году врачи Медицинского центра Питтсбургского университета (США). Сейчас не
осталось сомнений в том, что введение стволовых клеток в место гибели клеток
заметно улучшает состояние больных по сравнению с контрольной группой
пациентов, которых лечили только обычными методами. А результаты вскрытия
пациентов, умерших через несколько лет после операции, показали, что в зоне
повреждения восстанавливается структура кровеносных сосудов, нейронов и
вспомогательных клеток.
С помощью стволовых клеток можно лечить не только инсульт,
но и детский церебральный паралич и другие заболевания центральной нервной
системы, в том числе такие распространенные, как болезнь Паркинсона
(дрожательный паралич) и болезнь Альцгеймера (прогрессирующее старческое
слабоумие).
При травмах спинного мозга один только метод трансплантации
обкладочных обонятельных клеток, полученных или из клеток зародыша или, с
помощью биопсии, из обонятельных долей головного мозга самих пациентов, сейчас
проходит I-II фазу клинических испытаний в Китае, Португалии, Австралии и
России. По неофициальным данным, в нескольких десятках предварительных испытаний
этой процедуре подверглись около 500 человек.
Онкологические заболевания – третья причина смертности после
инсультов и болезней сердечно-сосудистой системы. При лечении рака онкологи и
их пациенты часто вынуждены балансировать на лезвии бритвы: убить больные
клетки «химией» или облучением не так трудно, намного сложнее не убить пациента
во время лечения и восстановить нормальную работу организма после него.
Стволовыми клетками можно заменить клетки, выжженные лучевой терапией или
погибшие от действия химических препаратов.
При диабете I типа из стволовых клеток можно вырастить и
вживить в поджелудочную железу клетки, синтезирующие инсулин. Стволовые клетки
можно превратить и в клетки других желез внутренней секреции, и этим методом
можно лечить многие другие болезни эндокринной системы.
Стволовые клетки можно применять для лечения переломов – в том
числе переломов костей черепа, которые почему-то не способны зарастать, и
сейчас место такой травмы закрывают металлической пластинкой. Можно
восстанавливать хрящи при артрозе, лечить рубцы и спайки после операций и
травм, заменять отмирающие мышечные волокна при различных формах миопатий. Из
стволовых клеток можно вырастить клетки кроветворных органов – костного мозга,
селезенки и вилочковой железы – и вылечить множество заболеваний кроветворной
системы, от врожденных анемий и лейкозов до СПИДа и различных форм рака крови.
Можно восстановить клетки печени взамен разрушенных гепатитом или циррозом,
вылечить рассеянный склероз, болезнь Крона и другие аутоиммунные заболевания.
Список болезней, которые уже сейчас лечат с помощью клеточной терапии, давно
перевалил за сотню.
В России клинические эксперименты по применению клеточной
терапии проводят десятки институтов и клиник. Кроме того, «полечиться клетками»
вам могут предложить сотни более или менее сомнительных фирм.
Гражданка, вы где
клеточки брали?
Клетки животных
применяют для «оздоровления и омоложения» с 1960-х годов. Официальная медицина
относится к этому, мягко выражаясь, весьма скептически. Если Эксклюзивный Дилер
Зарубежной Фирмы предложит вам полечиться клетками Большой Новозеландской
Черной Овцы или чем-нибудь в этом роде – держитесь от него подальше.
Культуры фибробластов
(клеток соединительной ткани, выращенных из эмбриональных клеток) применяют в
косметологии, обычно – в составе комплексного лечения, так что насколько это
действительно омолаживает кожу, сказать трудно. Кроме того, несмотря на попытки
Минздрава навести порядок в клеточной терапии, слишком велик риск вместо
омоложения получить лицо, покрытое волдырями. Не так давно именно это
приключилось с господином Брынцаловым – думаете, вам повезет больше? Тогда
рискуйте.
Фетальные клетки
(от лат. fetus – зародыш) получают из человеческих зародышей в возрасте
нескольких месяцев. Против их применения возражают в первую очередь с точки
зрения этики (хотя, по-моему, намного этичнее использовать «абортивный
материал» для лечения больных, чем спустить в канализацию). Главный их
недостаток – то, что хотя в оболочках клеток зародыша еще не до конца
сформировались белки, отвечающие за тканевую совместимость, в чужом организме
они проживут не дольше нескольких месяцев. В одних случаях этого достаточно для
восстановления функции больного органа (например, при лечении ожогов), в других
– процедуру приходится регулярно повторять. Кроме того, этот метод, как и два
предыдущих, в России и ее окрестностях слишком часто применяют в подпольных
условиях и не слишком чистыми руками. Если вам или вашим близким предложат
полечиться фетальными клетками – можно согласиться, но только если это будет
официальным клиническим экспериментом в солидной клинике. А у нелицензированных
абортмахеров можно и СПИД с гепатитом подцепить.
Эмбриональные клетки
получают или из зародышей на самых ранних стадиях развития, или из «отходов»
искусственного оплодотворения. Сейчас в мире выделено больше сотни линий таких
клеток. Продают их по 10-20 штучек за цент, партиями по 2-3 миллиона. Если
слить питательный раствор, то получится примерно одна сотая грамма клеток за
$2000. Эмбриональные клетки чаще применяют для экспериментов, а не для лечения
людей: кроме проблемы отторжения, хотя и менее выраженной, чем у фетальных,
эмбриональные клетки склонны перерождаться в раковые. (В некоторых триллерах
Стивена Кинга в мозге у главного героя образуется опухоль, состоящая из глаз,
ногтей и прочих органов брата-близнеца, «съеденного» еще в утробе матери. На
самом деле такие опухоли – тератокарциномы – развиваются из эмбриональных
клеток, которые из-за сбоя в генетической программе не приобрели никакой
специальности, притаились в дальнем уголке организма и сохранили свою
«эмбриональность». Через несколько лет (а то и десятков лет) зародышевая
программа опять включается, и клетки начинают безудержно делиться и
превращаться в какие попало клетки взрослого организма. Только пальцы, зубы и
прочие ужастики при этом образуются очень редко. Чаще всего понять, в какую
ткань пытались развиться клетки бесформенной опухоли, можно только с помощью
микроскопа и более сложных методов исследования.)
Если вам (во всяком случае, на территории СНГ) предложат
полечиться эмбриональными клетками – вас гарантированно обманывают и на самом
деле имеют в виду в лучшем случае фетальные.
Клетки пуповинной
крови. Тут лично вы уже опоздали, но если вы собираетесь завести детей или
внуков – советую, если есть возможность, сдать их пуповинную кровь в криобанк.
используют только для лечения заболеваний кроветворной системы, но к тому
времени, когда сегодняшним
новорожденным понадобятся запчасти, почти гарантированно будут разработаны
методы их применения для лечения самых разных болезней, а возможно – и для
изготовления искусственных органов. Эти клетки можно использовать и для лечения
родственников и даже посторонних людей: подобрать взрослого донора примерно в
тысячу раз сложнее, чем совместимые с чужим организмом стволовые клетки
новорожденного.
«Взрослые» стволовые
клетки сохраняются во многих тканях организма. Они легко превращаются в
клетки тканей, происходящих из того же зародышевого листка (зародыш на одной из
ранних стадий развития представляет собой шарик из трех слоев клеток). Но
заставить их превращаться в клетки «неродственных» тканей с каждым годом
удается все лучше. Это самый безопасный и эффективный метод клеточной терапии:
собственные клетки не будут отторгаться и превращаться в раковые, никаких
лишних болезней и мутаций в них нет, а заодно нет и этических вопросов. Самый
перспективный источник таких клеток – костный мозг. Главный их недостаток – то,
что на выделение и размножение клеток до необходимого количества требуется
несколько недель, а лечение тем эффективнее, чем раньше его начать. Но можно не
дожидаться, пока гром грянет и петух клюнет, и заранее сделать запас клеток на
черный день. Лично я уже третий год храню свои стволовые клетки в криобанке, и
если (вернее, когда) черный день все же наступит, их можно будет разморозить и
залатать участок сердечной мышцы, мозга, кости, печени и т.д. А может быть, и
вырастить из них какой-нибудь запасной орган, хотя для этого лучше подходят
Клонированные
эмбриональные клетки. Если ядро яйцеклетки, полученной у женщины-донора,
заменить ядром любой моей клетки, добиться того, чтобы эта гибридная клетка
начала делиться, а после восьми-десяти делений разболтать формирующийся эмбрион
в суспензию, полученная культура будет сочетать абсолютную универсальность
эмбриональных клеток с совместимостью и безопасностью собственных. Главный (но,
скорее всего, преодолимый) недостаток метода – то, что сейчас одна линия
стволовых клеток получается примерно из сотни обработанных яйцеклеток. Такие
клетки будут идеальным материалом и для клеточной терапии, и для тканевой
инженерии – в тех случаях, когда сейчас для пересадки используют вырезанные из
менее нужного места кожу, связки, участки кости и т.д., и в тех, когда
современная медицина бессильна. А главное – терапевтическое клонирование в
близком будущем сделает относительно доступным изготовление искусственных
органов.
А можно ли выращивать из клеток заказчика готовые ткани и
органы? Об этом – в следующем номере.
Александр Чубенко
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология»
Опубликовано в журнале «Популярная механика» № 2-2006
