Стовбурові клітини та їх властивості. Клітини пуповинної крові

• 1908: термін « стовбурова клітина»(Stammzelle) було запропоновано широкого використання російським гістологом Олександром Максимовим (1874-1928). Він описав і довів методами свого часу гемопоетичні стволові клітини, саме для них було введено термін.
• 1960-і: Джозеф Альтман і Гопал Д. Дас () представили науковий доказ нейрогенезу у дорослому організмі, постійної активності стовбурових клітин мозку. Їхні висновки суперечили догмі Рамон-і-Кахаля про те, що нервові клітинине народжуються в дорослому організмі, і не набули широкого розголосу.
• 1963: Ернест Маккаллох і Джеймс Тілл продемонстрували присутність клітин, що самовідновлюються, в кістковому мозку миші.
• 1968: доведено можливість відновлення кровотворення у реципієнта після трансплантації. кісткового мозку. Трансплантація кісткового мозку восьмирічному хлопчику призводить до лікування від важкої формиімунодефіциту. Донором стала сестра із сумісним набором лейкоцитарних антигенів (HLA).
• 1970: Фріденштейн Олександр Якович виділив з кісткового мозку морських свинок, успішно культивував та описав фібробластоподібні клітини, що отримали в подальшому назву Мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини.
• 1978: у пуповинній крові виявлено гемопоетичні стовбурові клітини.
• 1981: ембріональні клітини миші отримані з ембріобласта (внутрішньої клітинної маси бластоцисти) вченими Мартіном Евансом, Меттью Кауфманом і, незалежно від них, Гейл Р. Мартін. Введення в ужиток терміна «ембріональна стовбурова клітина» приписується Гейл Мартін.
• 1988: Еліан Глюкман провела першу успішну трансплантацію ГСК пуповинної крові пацієнту, хворому на анемію Фанконі. Е. Глюкман довела, що застосування пуповинної крові є ефективним і безпечним. З того часу пуповинна кров широко застосовується у трансплантології.
• 1992: нейральні стовбурові клітини отримані in vitro. Розроблено протоколи їх культивування у вигляді нейросфер.
• 1992: перша іменна колекція стовбурових клітин. Професор Девід Харріс заморозив стовбурові клітини пуповинної крові свого первістка. Сьогодні Девід Харріс - директор найбільшого у світі банку стовбурових клітин пуповинної крові.
• 1987-1997: За 10 років у 45 медичних центрахсвіту проведено 143 трансплантації пуповинної крові
• 1997: в Росії проведено першу операцію онкологічного хворого з пересадки стовбурових клітин пуповинної крові.
• 1998: Джеймс Томсон та його співробітники з Вісконсінського університету в Мадісоні вивели першу лінію людських ЕСК.
• 1998: перша у світі трансплантація аутологічних стовбурових клітин пуповинної крові дівчинці з нейробластомою (пухлиною мозку). Загальна кількість проведених операцій із трансплантації пуповинної крові до цього року перевищує 600.
• 1999: журнал Scienceвизнав відкриття ембріональних стовбурових клітин третьою за значимістю подією в біології після розшифрування подвійної спіралі ДНК та проекту «Геном людини».
• 2000: вийшов ряд статей про пластичність стовбурових клітин зрілого організму, тобто їх здатність диференціюватися в клітинні компоненти різних тканин та органів.
• 2003: журнал Національної Академії Наук США (PNAS USA) опублікував повідомлення про те, що через 15 років зберігання в рідкому азоті стовбурові клітини пуповинної крові повністю зберігають свої біологічні властивості. З цього моменту кріогенне зберігання стовбурових клітин почало розглядатися як «біологічне страхування». Світова колекція стовбурових клітин, що зберігаються в банках, досягла 72 000 зразків. За даними на вересень 2003 р. у світі вироблено вже 2592 трансплантації стовбурових клітин пуповинної крові, з них 1012 - дорослим пацієнтам.
• За період з 1996 року по 2004 рік було виконано 392 трансплантації аутологічних (власних) стовбурових клітин.
• 2005: вчені з Каліфорнійського університету в Ірвайні зробили ін'єкцію нейральних стовбурових клітин людини щурам з травматичним ушкодженнямспинного мозку і змогли частково відновити здатність щурів пересуватися.
• 2005: перелік захворювань, при лікуванні яких було успішно застосовано трансплантацію стовбурових клітин, досягає кількох десятків. Основна увага приділяється лікуванню злоякісних новоутворень. різних формлейкозів та інших хвороб крові. З'являються повідомлення про успішну трансплантацію стовбурових клітин при захворюваннях серцево-судинної та нервової систем. В різноманітних дослідних центрахпроводяться дослідження щодо застосування стовбурових клітин при лікуванні інфаркту міокарда та серцевої недостатності. Розроблено міжнародні протоколи лікування розсіяного склерозу. Шукаються підходи до лікування інсульту, хвороб Паркінсона та Альцгеймера.
• Серпень 2006: журнал Cell публікує дослідження Кадзутосі Такахасі та Сінья Яманака, присвячене способу повернення диференційованих клітин у плюрипотентний стан. Починається ера індукованих плюрипотентних стовбурових клітин.
• Січень 2007: дослідники з Університету Вейк Форест (Північна Кароліна, США) під керівництвом доктора Ентоні Атала з Гарварду повідомили про відкриття нового виду стовбурових клітин, виявлених у амніотичної рідини (навколоплідних водах). Вони можуть стати потенційною заміною ЕСК у дослідженнях та терапії.
• Червень 2007: три незалежні дослідні групи повідомили, що зрілі клітини шкіри мишей можуть бути репрограмовані у стан ЕСК. У тому ж місяці вчений Шухрат Міталіпов заявив про створення лінії стовбурових клітин примату шляхом терапевтичного клонування.
• Листопад 2007: у журналі Cellопубліковано дослідження Катсутоші Такагаші та Шинья Яманака «Індукція плюрипотентних стовбурових клітин з фібробластів зрілої людини при певних факторах», а в журналі Scienceвийшла стаття «Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини, виведені із соматичних клітин людини» Джунінга Ю, у співавторстві з іншими вченими з дослідницької групи Джеймса Томсона. Було доведено, що можна індукувати практично будь-яку зрілу клітину людини і надати їй властивості стовбурової, внаслідок чого необхідність руйнування ембріонів у лабораторії відпала, хоча необхідно визначити ризики канцерогенезу у зв'язку з геном Мус і ретровірусним переносом генів.
• Січень 2008: Роберт Ланза та його колеги з Advanced Cell Technologyта Каліфорнійського університету в Сан-Франциско вивели перші ЕСК людини без руйнування ембріона
• Січень 2008: за допомогою терапевтичного клонування культивовано клоновані бластоцисти людини.
• Лютий 2008: плюрипотентні стовбурові клітини виведені з печінки та шлунка миші, ці індуковані клітини ближче до ембріональних, ніж індуковані стовбурові клітини, виведені раніше і вони не канцерогенні. Крім того, гени, необхідні для індукування плюрипотентних клітин, немає необхідності поміщати у певну область, що сприяє розвитку невірусних технологій репрограмування клітин.
• Березень 2008 р.: вперше опубліковано дослідження лікарів з Інституту регенеративної медицини (Regenerative Sciences Institute), присвячене успішній регенерації хряща в колінному суглобі людини при використанні аутологічних зрілих МСК.
• Жовтень 2008: Забіне Конрад та її колеги з Тюбінгена (Німеччина) вивели плюрипотентні стовбурові клітини зі сперматогоніальних клітин зрілого яєчка людини шляхом культивування in vitroз додаванням ФІЛ (фактору інгібування (придушення) лейкемії).
• 30 жовтня 2008 року: ембріоноподібні стовбурові клітини виведені з людського волосся.
• 1 березня 2009: Андреаш Надь, Кейсуке Кадзі та їх колеги відкрили спосіб виведення ембріоноподібних стовбурових клітин із звичайних зрілих клітин з використанням інноваційної технології"обгортання" для доставки специфічних генів у клітини з метою репрограмування без ризиків, які виникають при використанні вірусів. Приміщення генів у клітину здійснюється за допомогою електропорації.
• 28 травня 2009: Кім Гвансу та його колеги з Гарварда заявили про те, що їм вдалося розробити спосіб маніпулювання клітинами шкіри для виведення індукованих плюрипотентних стовбурових клітин з урахуванням індивідуальної специфіки пацієнта, стверджуючи, що це «остаточне вирішення проблеми стовбурових клітин».
• 2011: ізраїльський учений Інбар Фрідріх Бен-Нун очолив групу вчених, яка вивела перші стовбурові клітини видів тварин, що вимирають. Це прорив і завдяки йому можна врятувати образи, яким загрожує зникнення.
• 2012: Введення пацієнтам стовбурових клітин, взятих з їхнього власного кісткового мозку через три або сім днів після інфаркту міокарда, є хоч і безпечним, але неефективним методом лікування, такими є результати клінічного дослідження, проведеного за підтримки Національного інституту здоров'я США. Проте дослідження, проведені німецькими фахівцями у відділенні кардіології у Гамбурзі, показали позитивні результатиу лікуванні серцевої недостатності, але не інфаркту міокарда.

Властивості

Всі стовбурові клітини мають дві невід'ємні властивості:

• Самооновлення, тобто здатність зберігати постійний фенотип після розподілу (без диференціювання).
• Потентність (диференціюючий потенціал), чи здатність давати потомство як спеціалізованих типів клітин.

Самооновлення

Існують два механізми, що підтримують популяцію стовбурових клітин в організмі:

1. Асиметричний поділ, при якому продукується та сама пара клітин (одна стовбурова клітина і одна диференційована клітина).
2. Стохастичне розподіл: одна стовбурова клітина ділиться на дві більш спеціалізовані.

Диференціюючий потенціал

Диференціюючий потенціал, або потентність, стовбурових клітин - це здатність виробляти певну кількість різних типів клітин. Відповідно до потентності стовбурові клітини поділяються на такі групи:

• Тотипотентні (омніпотентні) стовбурові клітини можуть диференціюватися в клітини ембріональних та екстраембріональних тканин, організовані у вигляді тривимірних пов'язаних структур(Тканин, органів, систем органів, організму). Такі клітини можуть дати початок повноцінному життєздатному організму. До них відноситься запліднена яйцеклітина, або зигота. Клітини, утворені при перших кількох циклах поділу зиготи, також є тотипотентними у більшості біологічних видів. Однак до них не відносяться, наприклад, круглі черв'яки, зигота яких втрачає тотипотентність при першому розподілі. У деяких організмів диференційовані клітини також можуть набувати тотипотентності. Так, зрізану частину рослини можна використовувати для вирощування нового організму саме завдяки цій властивості.
• Плюрипотентні стовбурові клітини є нащадками тотипотентних і можуть давати початок практично всім тканинам та органам, за винятком екстраембріональних тканин (наприклад, плаценти). З цих стовбурових клітин розвиваються три зародкові листки: ектодерма, мезодерма та ентодерма.
• Мультипотентні стовбурові клітини породжують клітини різних такнів, але різноманіття їх видів обмежено межами одного листка зародка.

• Олігопотентні клітини можуть диференціюватися лише деякі, близькі за властивостями, типи клітин. До них, наприклад, відносяться клітини лімфоїдного та мієлоїдного рядів, що беруть участь у процесі кровотворення.
• Уніпотентні клітини (клітини-попередниці, бластні клітини) – незрілі клітини, які, строго кажучи, вже не є стовбуровими, тому що можуть виробляти лише один тип клітин. Вони здатні до багаторазового самовідтворення, що робить їх довгостроковим джерелом клітин одного конкретного типу та відрізняє від нестволових. Однак їх здатність до самовідтворення обмежена певною кількістю поділів, що також відрізняє їх від істинно стовбурових клітин. До клітин-попередницям відносяться, наприклад, деякі з міосателітоцитів, що беруть участь у освіті скелетної та м'язової тканин.

Класифікація

Стовбурові клітини можна розділити на три основні групи залежно від джерела їх одержання: ембріональні, фетальні та постнатальні (стволові клітини дорослого організму).

Ембріональні стовбурові клітини

Клінічні дослідження з використанням ЕСК зазнають особливої ​​етичної експертизи. У багатьох країнах дослідження ЕСК обмежені законодавством.

Одним із головних недоліків ЕСК є неможливість використання аутогенного, тобто власного матеріалу, при трансплантації, оскільки виділення ЕСК з ембріона несумісне з його подальшим розвитком.

Фетальні стовбурові клітини

Постнатальні стовбурові клітини

Незважаючи на те, що стовбурові клітини зрілого організму мають меншу потентність у порівнянні з ембріональними і фетальними стовбуровими клітинами, тобто можуть породжувати меншу кількість різних типівклітин, етичний аспект їх дослідження та застосування не викликає серйозної полеміки. Крім того, можливість використання аутогенного матеріалу забезпечує ефективність та безпеку лікування. Стовбурові клітини дорослого організму можна поділити на три основні групи: гемопоетичні (кровотворні), мультипотентні мезенхімальні (стромальні) та тканинно-специфічні клітини-попередниці. Іноді в окрему групу виділяють клітини пуповинної крові, оскільки вони є найменш диференційованими з усіх клітин зрілого організму, тобто мають найбільшу потентність. Пуповинна кров переважно містить гемопоетичні стовбурові клітини, а також мультипотентні мезенхімальні, але в ній присутні й інші унікальні різновидистовбурових клітин, за певних умов здатні диференціюватися в клітини різних органівта тканин.

Гемопоетичні стовбурові клітини

До початку використання пуповинної крові основним джерелом ГСК вважався кістковий мозок. Це джерело і сьогодні досить широко використовується у трансплантології. ГСК розташовуються в кістковому мозку у дорослих, включаючи стегнові кістки, ребра, мобілізації грудини та інші кістки. Клітини можуть бути отримані безпосередньо з стегна за допомогою голки та шприца, або з крові після попередньої обробки цитокінами, включаючи G-CSF (гранулоцитарний колонієстимулюючий фактор), що сприяє вивільненню клітин з кісткового мозку.

Другим, найважливішим і найперспективнішим джерелом ГСК є пуповинна кров. Концентрація ГСК у пуповинній крові вдесятеро вища, ніж у кістковому мозку. Крім того, це джерело має низку переваг. Найважливіші з них:

• Вік. Пуповинна кров збирається на ранньому етапі життя організму. ГСК пуповинної крові максимально активні, оскільки не піддавалися негативному впливу зовнішнього середовища(інфекційні захворювання, нездорове харчування тощо). ГСК пуповинної крові здатні створити велику клітинну популяцію у короткий термін.
• Сумісність. Використання аутологічного матеріалу, тобто власної пуповинної крові гарантує 100% сумісність. Сумісність із братами та сестрами становить до 25 %, як правило, можливе також використання пуповинної крові дитини для лікування інших близьких родичів. Для порівняння, ймовірність знаходження відповідного донора стовбурових клітин - від 1:1000 до 1:1000000.

Мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини

Мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини (ММСК) - мультипотентні стовбурові клітини, здатні диференціюватися в остеобласти (клітини кісткової тканини), хондроцити (хрящові клітини) та адипоцити (жирові клітини).

Характеристики ембріональних стовбурових клітин

Стовбурові клітини та рак

Використання в медицині

В Росії

Розпорядженням Уряду РФ від 23 грудня 2009 р. № 2063-р МОЗ України, Мінпромторгу Росії та Міносвіти Росії доручено до кінця 2010 р. розробити та подати на розгляд Державну думуРФ проект закону «Про застосування біомедичних технологій у медичній практиці», що регламентує медичне застосуваннястовбурових клітин, як однієї з біомедичних технологій. Оскільки законопроект викликав обурення громадськості та вчених, він був відправлений на доопрацювання та на Наразіне прийнятий.

1 липня 2010 року Федеральна служба з нагляду у сфері охорони здоров'я та соціального розвитку видала перший дозвіл на застосування нової медичної технології ФС № 2010/255 (лікування власними стовбуровими клітинами).

3 лютого 2011 року Федеральна службаз нагляду у сфері охорони здоров'я та соціального розвитку видала дозвіл на застосування нової медичної технології ФС № 2011/002 (лікування донорськими стовбуровими клітинами наступних патологій: вікові зміни шкіри обличчя другого або третього ступеня, наявність ранового дефекту шкіри, трофічної виразки, лікування алопеції, атрофічна поразка) шкіри, у тому числі атрофічні смуги (striae), опіки, діабетичні стопи)

На Україні

Сьогодні в Україні дозволено проведення клінічних випробувань (Наказ МОЗ України № 630 «Про проведення клінічних випробувань стовбурових клітин», 2007 р.)

Стовбурові клітини А також технології, засновані на їх використанні, привертають велику увагу вчених всього світу. Це двома причинами. По-перше, розробки на основі СК - це дійсно революційні технології, що змінили підходи до лікування багатьох важких захворювань. По-друге, завдяки не надто грамотним публікаціям у ЗМІ у масовій свідомості дослідження СК, їх використання асоціюється з клонуванням або «вирощуванням людських ембріонів на запчастини».

Розвінчання міфів. Правда про стовбурові клітини

«При своєму народженні жодна область біології не була оточена подібною мережею упереджень, ворожості та пересудів, як стовбурові клітини», - вважає член-кореспондент РАМН, фахівець у галузі медичної клітинної біології Вадим Сергійович Рєпін.

Термін "стволова клітина" був введений в біологію в 1908 році, статус великої науки дана областьклітинної біології отримала лише останньому десятилітті ХХ століття.

У 1999 році журнал Science визнав відкриття стовбурових клітин (СК) третьою за значимістю подією в біології після розшифрування подвійної спіралі ДНК та програми "Геном людини".

Один з першовідкривачів структури ДНК, Джеймс Вотсон, коментуючи відкриття СК, зазначив, що пристрій стовбурової клітини унікальний, оскільки під впливом зовнішніх інструкцій вона може перетворитися на клітинну лінію "зародка" або лінію спеціалізованих соматичних клітин.

Правда про стовбурові клітинитака: вони – прабатьківниці всіх без винятку типів клітин нашого організму. Вони здатні до самооновлення і, що найголовніше, при розподілі утворюють спеціалізовані клітини різних тканин. Таким чином, всі клітини нашого організму виникають із стовбурових клітин.

СК здатні оновлювати та замінювати клітини, втрачені при пошкодженні у всіх органах чи тканинах. Їхнє покликання відновлювати, регенерувати організм людини з моменту його появи на світ.

Потенціал стовбурових клітин лише починає використовуватися наукою. Вчені хочуть у недалекому майбутньому створювати з них тканини та цілі органи, необхідні хворим для трансплантації замість донорських органів. Їх можна виростити з клітин самого пацієнта, вони не викликатимуть відторгнення, що є великою перевагою.

Потреби медицини у такому матеріалі мало обмежені. Усього 10-20% людей виліковуються завдяки успішній пересадці внутрішнього органу. 70-80% пацієнтів гинуть без лікування, не дочекавшись своєї черги проведення операції.

Таким чином, СК справді можуть стати «запчастинами» для нашого організму. Але для цього зовсім не обов'язково вирощувати штучні ембріони – стовбурові клітини містяться в організмі будь-якої дорослої людини.

Навіщо потрібне дослідження стовбурових клітин?

Якщо людина має свої стовбурові клітини, то чому органи самі не регенеруються після ушкодження?

Причина в тому, що при дорослішанні людини спостерігається постійне зниження кількості стовбурових клітин: при народженні – 1 СК зустрічається на 10 тисяч клітин, до 20 – 25 років – 1 на 100 тисяч, до 30 – 1 на 300 тисяч (наведено середні показники). До 50-річного віку в організму в середньому залишається всього 1 СК на 500 тисяч, причому саме в цьому віці, як правило, вже з'являються такі хвороби, як атеросклероз, стенокардія, гіпертонія тощо.

Виснаження запасу стовбурових клітин внаслідок старіння або важких захворювань, а також порушення механізму їх викиду в системний кровотік позбавляє організм можливостей ефективної регенерації, після чого життєдіяльність тих чи інших органів слабшає.

Збільшення кількості СК всередині організму може призвести до інтенсивної регенерації, відновлення пошкоджених тканин та хворих органів за рахунок утворення молодих, здорових клітинна місці втрачених. Сучасна медицина вже має таку технологію – вона називається клітинною терапією.

Що таке клітинна терапія ?

(КТ) – вид лікування, у якому застосовуються живі клітини. Можна припустити, що незабаром цей вид терапії стане більш масовим, ефективним, а також безпечним.

Застосування КТ у Росії – процес неоднозначний. Фундаментальних організацій, що працюють у цій галузі, небагато. В основному застосування КТ в Російській Федерації обмежено окремою медичною технологією або методикою, зареєстрованою відповідною інстанцією, виданою як дозвіл клінічній установі-заявнику на обмежений термін (наприклад, на рік). Це означає, що застосування СК цією організацією можливе лише в рамках заявленої методики, що суворо для лікування зазначеного виду захворювання. Йдеться про застосування власних клітинних компонентів пацієнта чи кровного донора. Комерційне використання КТ за наявності необхідної документації у разі допустимо.

У деяких НДІ, інших державні установипацієнтам можуть запропонувати лікування за допомогою клітинних технологій у рамках обмежених клінічних випробувань, у межах заявленої методики та лікування конкретного захворювання. Проте, такі роботи проводяться рідко. Як правило, зазвичай лікування для пацієнта-добровольця безкоштовне.

Російська наука і медицина мають великий потенціал у галузі дослідження СК, застосування клітинної терапії. Перші цілеспрямовані пошуки в області терапевтичного використанняСК кісткового мозку людини розпочалися в результаті методичного прориву, здійсненого Олександром Яковичем Фріденштейном, датованого серединою 70-х років ХХ століття. У лабораторії Олександра Яковича вперше у світі було отримано однорідну культуру СК кісткового мозку.

Після припинення поділу під впливом умов культивування перетворювалися на кісткову, жирову, хрящову, м'язову або сполучну тканину. Піонерські розробки А.Я.Фріденштейна заслужили міжнародне визнання.

З тих пір стає все більш доступною та науково обґрунтованою. За допомогою терапевтичної трансплантації СК можливе лікування цілого спектра захворювань, серед яких – цукровий діабет, атеросклероз, ішемічна хворобасерця, хронічні захворювання суглобів, застарілі травми, гепатити, цирози печінки, аутоімунні захворювання, хвороби Альцгеймера, Паркінсона, синдром хронічної втоми. Клітинна терапія може бути використана як підтримуюча терапія при розсіяному склерозі, сексопатології, безплідності у чоловіків та жінок, онкологічних захворюваннях.

Залежно від методу лікування, клітинний матеріал може вводитися внутрішньом'язово, внутрішньовенно, підшкірно, внутрішньосуглобово, або у вигляді аплікацій – це залежить від характеру захворювання.

Безумовно, використання стовбурових клітин не є панацеєю. Не можна сказати, що їх застосування в онкології призводить до лікування від раку, натомість з'являються сучасні протоколи, які спрямовані на реабілітацію хворих у період ремісії та під час перерв між курсами хіміотерапії. Досвід показує, що хворі, що отримують такий курс, здатні краще переносити основне лікування, помітно зменшується кількість ускладнень, з'являється можливість повторити процедуру хіміотерапії дещо раніше. Таким чином, шанси на успіх лікування зростають. Крім цього, стовбурові клітини мають доведений протираковий ефект: вони стримують процеси розвитку пухлини, активізують імунну систему.

Застосування КТ знаходиться на початку свого шляху. У більшості нозологій тільки починають вивчати вплив стовбурових клітин саме захворювання. Сьогодні лише у деяких нозологіях отримано переконливі результати застосування СК. Аспекти клінічного застосування КТ викладено наприкінці цієї статті.

____________________________

Хочеться нагадати відвідувачам порталу, щоне має в своєму розпорядженні інформацію про організації, що застосовують для лікування захворювань ціна в Росії |Ми не можемо рекомендувати медичні заклади, що працюють у цій галузі, і не маємо інформації про « кращих спеціалістів». Адміністрації порталу також невідомі установи, які запрошують пацієнтів взяти участь у клінічних випробуваннях із застосуванням стовбурових клітин. Будь ласка, пам'ятайте про це. Достовірна інформація про якість пропонованих процедур, як правило, відсутня, а рівень кваліфікації фахівців, які їх призначають, не завжди досить високий. Цей ресурс присвячений виключно висвітленню клітинних технологій.

Звідки беруться стовбурові клітини

СК можна отримати з різних джерел. Деякі з них мають суворе наукове застосування, інші використовуються в клінічній практиці вже сьогодні. За своїм походженням їх поділяють на ембріональні, фетальні, клітини пуповинної крові та клітини дорослої людини.

Ембріональні стовбурові клітини

Першим типом стовбурових клітин слід називати клітини, що утворюються при перших кількох поділах заплідненої яйцеклітини (зиготи) – з кожної може розвинутися самостійний організм (наприклад, виходять однояйцеві близнюки).

Через кілька днів ембріонального розвитку на стадії бластоцисти з її внутрішньої клітинної маси можна виділити ембріональні стовбурові клітини (ЕСК). Вони здатні диференціюватися абсолютно у всі типи клітин дорослого організму, вони здатні необмежено ділитися за певних умов, формуючи так звані «безсмертні лінії». Але це джерело СК має недоліки. По-перше, у дорослому організмі ці клітини здатні спонтанно перероджуватись у ракові. По-друге, у світі поки не виділено безпечну лінію істинно ембріональних стовбурових клітин, придатних для клінічного застосування. Клітини, отримані таким шляхом (у більшості випадків із застосуванням при культивуванні клітин тварин) використовуються світовою наукою для досліджень та експериментів.

Клінічне застосування таких клітин сьогодні неможливе.

Фетальні стовбурові клітини

Найчастіше у російських статтях ембріональними СК називають клітини, отримані з абортованих плодів (фетусів). Це не вірно! У науковій літературі клітини, одержані з тканин плода, називають фетальними.

Фетальні СК одержують з абортивного матеріалу на 6-12 тижні вагітності. Вони не мають вищеописаних властивостей ЕСК, отриманих з бластоцисти, - тобто здатністю до необмеженого розмноження та диференціювання в будь-який вид спеціалізованих клітин. Фетальні клітини вже почали диференціювання, і, отже, кожна з них, по-перше, може пройти лише обмежену кількість поділів і, по-друге, дати початок не будь-яким, а достатньо певним видамспеціалізованих клітин. Цей факт робить їхнє клінічне застосування безпечнішим. Так, з клітин фетальної печінки можуть розвинутися спеціалізовані клітини печінки та кровотворні клітини. З фетальної нервової тканинивідповідно розвиваються більш спеціалізовані нервові клітини і т.д.

Клітинна терапія як вид бере початок саме від застосування фетальних СК. В останні 50 років у різних країнахсвіту були проведені серії клінічних робіт із їх застосуванням.

У Росії, крім етичних та юридичних тертя, використання неперевіреного абортивного матеріалу загрожує ускладненнями, такими як зараження пацієнта вірусом герпесу, вірусними гепатитами і навіть СНІДом. Процес виділення та отримання ФСК складний, для цього потрібне сучасне обладнання та спеціальні знання.

Однак при професійному контролі добре підготовлені фетальні стовбурові клітини мають величезний потенціалв клінічній медицині. Роботи з фетальними СК у Росії сьогодні обмежуються науковими дослідженнями. Їхнє клінічне застосування не має юридичної бази. Ширше та офіційно такі клітини застосовуються сьогодні у Китаї та деяких інших країнах Азії.

Клітини пуповинної крові

Джерелом стовбурових клітин є також плацентарно-пуповинна кров, зібрана після народження дитини. Ця кров дуже багата на стовбурові клітини. Взявши цю кров і помістивши в кріобанк на зберігання, можна використовувати її для відновлення багатьох органів і тканин пацієнта, а також для лікування різних захворювань, насамперед гематологічних та онкологічних.

Однак кількість СК у пуповинній крові при народженні недостатньо велика, і ефективне їх застосування, як правило, можливе лише одноразово для самої дитини віком до 12-14 років. У міру дорослішання обсягу заготовлених СК стає недостатньо для повноцінного клінічного ефекту.

Стовбурові клітини дорослої людини

Стовбурові клітини залишаються з нами протягом усього життя, від народження. Найдоступнішим джерелом СК є кістковий мозок дорослої людини, оскільки концентрація стовбурових клітин у ньому максимальна.

Добре підготовлена ​​процедура збору таких клітин, як правило, є абсолютно безпечною. Клітини, отримані від пацієнта, називають аутологічними (власними) стовбуровими клітинами (АСК). Їхня активність і якість не сильно відрізняється від клітин, отриманих з інших джерел. У той же час немає юридичних обмежень для їх застосування, немає етичних тертя.

За умови професійної підготовкизастосування таких клітин у клінічній медицині вважається безпечним: вони не відторгаються, не мають онкогенних властивостей, немає ризику зараження небезпечними інфекціямипід час трансплантації.

У кістковому мозку виділяють відразу два види стовбурових клітин: перший – це гемопоетичні СК, з яких формуються абсолютно всі клітини крові, другий – це мезенхімальні СК, які регенерують практично всі органи та тканини. Також їх можна отримати з інших джерел: наприклад, жирової тканини. Однак ефективність СК, отриманих таким шляхом, а також безпека їх застосування поки що залишається під питанням. Ще один вид стовбурових клітин, які присутні майже у всіх тканинах, це регіональні СК - як правило, це вже досить диференційовані клітини, здатні дати початок лише кільком різновидам клітин, з яких складаються тканини даного органу.

Клінічне застосування стовбурових клітин

Застосування СК дорослої людини у медицині сьогодні розвивається найбільш масштабно, зокрема й у Росії. З появою якісного лабораторного обладнанняпротоколи підготовки стовбурових клітин дорослого донора забезпечують дедалі більшу безпеку та ефективність лікування. Клінічне застосування інших видів СК нині сильно обмежено чи заборонено через відсутність юридичної бази.

За наявності необхідних умов і дозвільної документації застосування АСК у Росії припустимо: переважно це роботи у галузі онкогематології (СК є компонентами крові), які також у всьому світі. У деяких випадках дозволи на обмежене застосування СК можуть бути отримані і для інших нозологій. Проте слід пам'ятати, що наявність дозвільної бази зовсім не передбачає обов'язкову присутність знань та досвіду. Організація, що пропонує подібні послуги, повинна мати повний набір сучасних умов, що, як мінімум, передбачає наявність: клінічної бази, лікарської групи фахівців у галузі клітинної терапії, знань у галузі діагностики та оцінки протипоказань при роботі зі СК, досвіду роботи з виявленим захворюванням, клінічного досвіду, лабораторних потужностей та групи наукових співробітників.

Спеціалізованих установ, що працюють з АСК, а також досвідчених фахівціву цій галузі – одиниці. Фахівці таких установ точно знають всю правду про стовбурові клітини і не стверджуватимуть, що їх застосування – це панацея, і що всі можливі захворювання лікуються вже сьогодні. Навпаки, такі фахівці зазвичай свідчать, що клінічні результати отримані лише у невеликому переліку нозологій, а сама терапія має низку обмежень. Поряд з цим, кваліфіковано виконана клітинна терапія є радикальним виглядомлікування, а клінічний ефектможе перевершувати будь-які аналоги класичної медицини. У деяких випадках СК є єдиним засобом лікування та реабілітації хворих.

Застосування клітинних технологій – спеціалізований, наукомісткий процес. Пропозиції на кшталт «3 уколи за три тижні, і все буде добре» мають серйозно насторожити будь-якого пацієнта. Лікування має бути комплексним, його тривалість може становити кілька місяців, і проводиться воно завжди під контролем досвідчених фахівців.

Ми стежимо за розвитком подій.

Стовбуровими клітинами називають клітини-попередники, з яких утворюються за необхідності всі інші типи клітин, що становлять різні органи та тканини людини. Термін "стволова клітина" вперше ввів у 1908 році російський гематолог із Санкт-Петербурга А. Максимов. Значний обсяг досліджень стовбурових клітин проведено біологами А. Фріденштейном та І. Чортковим у Росії, у 60-х роках минулого століття. Саме вони відкрили мезенхімальні стовбурові клітини (МСК) у кістковому мозку, що мають унікальну регенераційну здатність. Відмінність ембріональних і мезенхімальних стовбурових клітин полягає в тому, що перші можуть бути отримані на ранній стадії розвитку ембріона людини внутрішньої масибластоцисти - заплідненої яйцеклітини - або із зачатків статевих органів на ранніх етапах розвитку, буквально в перші дні), а другі зустрічаються протягом усього життя людини у всіх його органах і тканинах. Ембріональні СК значно активніші за мезенхімальні, мають більше високою здатністюрозмноження, великим потенціалом диференціювання. Крім мезенхімальних СК виділяють ще гемопоетичні клітини – попередники клітин крові. Вони зустрічаються в кровоносному руслі на відміну від мезенхімальних, які в крові циркулюють лише при серйозні пошкодженняорганізму.

Стовбурові клітини здатні відновлювати кровотворення у опромінених тварин (радіозахисна дія), тривало підтримувати кровотворення та утворювати колонієутворюючі одиниці селезінки (дванадцятиденні селезінкові колонії), що дають початок гранулоцитарним, моноцитарним, еритроїдним, мегакаріомітарним. Всі клітини гемопоетичного походження утворюються з примітивних стовбурових кровотворних клітин (ПСКК), локалізованих у кістковому мозку і дають початок клітинам чотирьох основних напрямків диференціювання:

еритроїдного (еритроцити),

мегакаріоцитарного (тромбоцити),

мієлоїдного (гранулоцити та моноядерні фагоцити)

лімфоїдного (лімфоцити).

Дивергенція загального стовбурового елемента відбувається на ранньому етапі кістковомозкового диференціювання.

Антигенпрезентуючі клітини в основному, але не виключно, розвиваються з мієлоїдних клітин-попередників.

Клітини мієлоїдного та лімфоїдного ряду найбільш важливі для функціонування імунної системи.

Лімфопоетична сволова клітина визначає дві самостійні лінії розвитку, що призводять до утворення Т-клітин та В-клітин.

Перша клітина-попередник, що утворюється з ГСК, являє собою колонієутворюючу одиницю (КОЕ) , яка визначає лінії розвитку, що призводять до утворення гранулоцитів, еритроцитів, моноцитів і мегакаріоцитів. Дозрівання цих клітин відбувається під впливом колонієстимулюючих факторів (КСФ) та ряду інтерлейкінів, у тому числі ІЛ-1, ІЛ-3, ІЛ-4, ІЛ-5 та ІЛ-6. Усі вони грають важливу рольу позитивній регуляції (стимуляції) гемопоезу і продукуються, головним чином, стромальних клітин кісткового мозку, але також і зрілими формами диференційованих мієлоїдних і лімфоїдних клітин. Інші цитокіни (наприклад, ТРФ-бета) можуть здійснювати знижувальну регуляцію (пригнічення) гемопоезу).

У всіх клітин як лімфоїдного, так і мієлоїдного ряду час життя обмежений, і всі вони безперервно утворюються.

У ссавців у період внутрішньоутробного розвиткуГСК присутні у жовтковому мішку, печінці, селезінці та кістковому мозку. У дорослому організмі гемопоетичні стовбурові клітини перебувають у основному кістковому мозку, де вони гаразд досить рідко діляться, виробляючи нові стовбурові клітини (самооновлення). Тварину можна врятувати від наслідків опромінення в летальних дозах запровадженням клітин кісткового мозку, які заселяють його лімфоїдну та мієлоїдну тканини.

Плюрипотентні стволові клітини дають початок комітованим клітинам-попередницям, які вже незворотно визначилися як предки кров'яних клітин одного або декількох типів. Вважають, що комітовані клітини діляться швидко, але обмежена кількість разів, при цьому діляться вони під впливом факторів мікрооточення: сусідніх клітин і розчинних або мембранозв'язаних цитокінів. Наприкінці такої серії поділів ці клітини стають термінально диференційованими, зазвичай більше не діляться і гинуть через кілька днів або тижнів. Плюрипотентні стовбурові клітини нечисленні, їх важко розпізнавати, і все ще неясно, як вони обирають свій шлях серед різних варіантіврозвитку. Програмування клітинних поділів і виведення клітин на певний шлях диференціювання (комітування), мабуть, включають і випадкові події. Стовбурова клітка плюрипотентна, т.к. дає початок багатьом видам термінально диференційованих клітин. Що стосується клітин крові, то експерименти показують, що всі класи клітин крові – і мієлоїдних та лімфоїдних – походять від загальної гемопоетичної стовбурової клітини.

Гемопоетична стовбурова клітина розвивається в такий спосіб. У ембріона гемопоез починається у жовтковому мішку, але в міру розвитку ця функція переходить до печінки плода і, нарешті, до кісткового мозку, де й продовжується протягом усього життя. Гемопоетична стовбурова клітина, що дає початок усім елементам крові, плюрипотентна і заселяє інші гемо- і лімфопоетичні органи і самовідтворюється, перетворюючись на нові стовбурові клітини. Тварину можна врятувати від наслідків опромінення в летальних дозах запровадженням клітин кісткового мозку, які заселяють його лімфоїдну та мієлоїдну тканини.

У дорослому організмі гемопоетичні стовбурові клітини знаходяться головним чином кістковому мозку, де вони в нормі досить рідко діляться, виробляючи нові стовбурові клітини (самооновлення).

Клітину-попередницю, що дає в культурі клітин початок колонії еритроцитів, називають колонієутворюючою одиницею еритроїдного ряду, або КУО-Е, і вона дає початок зрілим еритроцитам після шести або навіть меншого числа циклів поділу. ДЕЕ-Е щене містить гемоглобін.

Гемопоезом(Haemopoesis) називають розвиток крові. Розрізняють ембріональний гемопоез, що відбувається в ембріональний період

і призводить до розвитку крові як тканини, так і постембріональний гемопоез, який є процесом фізіологічної регенерації крові. Розвиток еритроцитів називають еритропоезом, розвиток гранулоцитів – гранулоцитопоез, тромбоцитів – тромбоцитопоез, розвиток моноцитів – моноцитопоез, розвиток лімфоцитів та імуноцитів – лімфоцито – та імуноцитопоез.

Ембріональний гемопоез.

У розвитку крові як тканини в ембріональний період можна виділити 3 основні етапи, які послідовно змінюють один одного:

1) мезобластичний, коли починається розвиток клітин крові у позазародкових органах – мезенхімі стінки жовткового мішка, хоріона і стебла (з 3-го по 9-й тиждень розвитку зародка людини) і з'являється перша генерація стовбурових клітин крові (СКК);

2) печінковий, який починається у печінці з 5-6-го тижня розвитку плода, коли печінка стає основним органом гемопоезу, у ній утворюється друга генерація СКК.

Кровотворення у печінці досягає максимуму через 5 місяців і завершується перед народженням. СКК печінки заселяють тимус (тут, починаючи з 7-8-го тижня, розвиваються Т-лімфоцити), селезінку (гемопоез починається з 12-го тижня) та лімфатичні вузли (гемопоез відзначається з 10-го тижня);

3) медулярний (кістномозковий) – поява третьої генерації СКК у кістковому мозку, де гемопоез починається з 10-го тижня та поступово наростає до народження, а після народження кістковий мозок стає центральним органом гемопоезу.

Кровотворення у стінці жовткового мішка. У людини воно починається наприкінці 2-го - початку 3-го тижня ембріонального розвитку. У мезенхімі стінки жовткового мішка відокремлюються зачатки судинної крові або кров'яні острівці. Вони мезенхімні клітини округляються, втрачають відростки і перетворюються на стовбурові клітини крові. Клітини, що обмежують кров'яні острівці, уплощуються, з'єднуються між собою та утворюють ендотеліальну вистилку майбутньої судини. Частина СКК диференціюється в первинні клітини крові (бласти), великі клітини з базофільною цитоплазмою та ядром, у якому добре помітні великі ядерця. Більшість первинних кров'яних клітин мітотично ділиться і перетворюється на первинні еритробласти, що характеризуються великим розміром (мегалобласти). Це перетворення відбувається у зв'язку з накопиченням ембріонального гемоглобіну в цитоплазмі бластів, при цьому спочатку утворюються поліхроматофільні еритробласти, а потім оксифілії еритробласти з великим вмістом гемоглобіну. У деяких первинних еритробластах ядро ​​каріорексису піддається і видаляється з клітин, в інших ядро ​​зберігається. В результаті утворюються без'ядерні та ядросодержащіе первинні еритроцити, що відрізняються. великим розміромв порівнянні з нормоцитами і тому, що отримали назву мегалоцитів. Такий тип кровотворення називається мегалобластичним. Він характерний для ембріонального періоду, але може з'являтися в постнатальному періоді при деяких захворюваннях ( злоякісна недокрів'я). Поруч із мегалобластическим у стінці жовткового мішка починається нормобластическое кровотворення, у якому з бластів утворюються вторинні еритробласти; спочатку вони перетворюються на поліхроматофільні еритробласти, далі на нормобласти, з яких утворюються вторинні еритроцити (нормоцити); розміри останніх відповідають еритроцитам (нормоцитам) дорослої людини. Розвиток еритроцитів у стінці жовткового мішка відбувається усередині первинних кровоносних судин, тобто. інтраваскулярно. Одночасно екстраваскулярно з бластів, розташованих навколо судинних стінок, диференціюється не велика кількістьгранулоцитів - нейтрофілів та еозинофілів. Частина СКК залишається в недиференційованому стані і розноситься струмом крові по різних органах зародка, де відбувається їх подальше диференціювання в клітини крові або сполучної тканини. Після редукції жовткового мішка основним кровотворним органом стає печінка.

Кровотворення у печінці.Печінка закладається приблизно на 3-4 тижні ембріонального життя, а з 5 тижня вона стає центром кровотворення. Кровотворення в печінці відбувається екстраваскулярно, по ходу капілярів, що вростають разом із мезенхімою всередину печінкових часточок. Джерелом кровотворення в печінці є стовбурові клітини крові, з яких утворюються бласти, що диференціюються у вторинні еритроцити. Процес їх утворення повторює описані вище етапи утворення вторинних еритроцитів. Одночасно з розвитком еритроцитів у печінці утворюються зернисті лейкоцити, головним чином нейтрофільні та еозинофільні. У цитоплазмі бласту, що стає світлішою і менш базофільною, з'являється специфічна зернистість, після чого ядро ​​набуває неправильну форму. Крім гранулоцитів, у печінці формуються гігантські клітини – мегакаріоцити. До кінця внутрішньоутробного періоду кровотворення у печінці припиняється.

Кровотворення в тимусі. Тимус закладається в кінці 1-го місяця внутрішньоутробного розвитку, і на 1-8 тижні його епітелій починає заселятися стовбуровими клітинами крові, які диференціюються в лімфоцити тимусу. Число лімфоцитів тимусу, що збільшується, дає початок Т-лімфоцитам, що заселяють Т-зони периферичних органів імунопоезу.

Кровотворення у селезінці.Закладка селезінки відбувається наприкінці 1-го місяця ембріогенезу. Із стовбурових клітин, що вселяються сюди, відбувається екстраваскулярне утворення всіх видів формених елементів крові, тобто. селезінка в ембріональному періодіє універсальним кровотворним органом. Утворення еритроцитів та гранулоцитів у селезінці досягає максимуму на 5-му місяці ембріогенезу. Після цього в ній починає переважати лімфоцитопоез.

Кровотворення в лімфатичних вузлах . Перші закладки лімфатичних вузлів людини з'являються на 7-8 тижні ембріонального розвитку. Більшість лімфатичних вузлів розвивається на 9-10 тижні. У цей же період починається проникнення в лімфатичні вузли стовбурових клітин крові, з яких на ранніх стадіяхдиференціюються еритроцити, гранулоцити та мегакаріоцити. Однак формування цих елементів швидко пригнічується утворенням лімфоцитів, що становлять основну частину лімфатичних вузлів. Поява одиничних лімфоцитів відбувається вже протягом 8-15-го тижня розвитку, проте масове "заселення" лімфатичних вузлів попередниками Т- та В-лімфоцитів починається з 16-го тижня, коли формуються посткапілярні венули, через стінку яких здійснюється процес міграції клітин. З клітин-попередників диференціюються лімфобласти (великі лімфоцити), а далі середні та малі лімфоцити. Диференціювання Т- та В-лімфоцитів відбувається в Т- та В-залежних зонах лімфатичних вузлів.

Кровотворення у кістковому мозку.Закладка кісткового мозку здійснюється на 2-му місяці ембріонального розвитку. Перші гемопоетичні елементи з'являються на 12 тижні розвитку; у цей час основну масу їх складають еритробласти та попередники гранулоцитів. Зі СКК у кістковому мозку формуються всі формені елементикрові, розвиток яких відбувається екстраваскулярно. Частина СКК зберігається в кістковому мозку в недиференційованому стані, вони можуть розселятися по інших органах і тканинах і бути джерелом розвитку клітин крові та сполучної тканини. Таким чином, кістковий мозок стає центральним органом, що здійснює універсальний гемопоез, і залишається ним протягом постнатального життя. Він забезпечує стовбуровими кровотворними клітинами тимус та інші гемопоетичні органи.

Постембріональний гемопоез.Постембріональний гемопоез є процесом фізіологічної регенерації крові (клітинне оновлення), який компенсує фізіологічне руйнування диференційованих клітин.

Мієлопоез відбувається в мієлоїдної тканини (textus myeloideus), розташованої в епіфізах трубчастих та порожнинах багатьох губчастих кісток.

Тут розвиваються формені елементи крові: еритроцити, гранулоцити, моноцити, кров'яні платівки, попередники лімфоцитів

У мієлоїдній тканині знаходяться стовбурові клітини крові та сполучної тканини.

Попередники лімфоцитів поступово мігрують та заселяють такі органи, як тимус, селезінка, лімфатичні вузли та ін.

Лімфопоез відбувається в лімфоїдної тканини(textus lymphoideus), яка має кілька різновидів, представлених у тимусі, селезінці, лімфатичних вузлах. Вона виконує основні функції: утворення Т- та В-лімфоцитів та імуноцитів (плазмоцитів та ін.).

Мієлоїдна та лімфоїдна тканини є різновидами сполучної тканини, тобто. відносяться до тканин внутрішнього середовища. Вони представлені дві основні клітинні лінії- клітини ретикулярної тканини та гемопоетичні.

Ретикулярні, а також жирові, огрядні та остеогенні клітини разом з міжклітинною речовиною (матрикс) формують мікрооточення для

гемопоетичних елементів. Структури мікрооточення та гемопоетичні

клітини функціонують у нерозривному зв'язку. Мікрооточення надає

вплив на диференціювання клітин крові (при контакті з їх рецепторами або шляхом виділення специфічних факторів).

Для мієлоїдної та всіх різновидів лімфоїдної тканини характерно

наявність стромальних ретикулярних та гемопоетичних елементів,

утворюють єдине функціональне ціле. У тимусі є складна строма, представлена ​​як сполучнотканинними, так і ретикулоепітеліальними клітинами. Епітеліальні клітини секретують особливі речовини - тимозини, що впливають на диференціювання зі СКК Т-лімфоцитів. У лімфатичних вузлах та селезінці спеціалізовані ретикулярні клітинистворюють мікрооточення, необхідне для проліферації та диференціювання у спеціальних Т- та В-зонах Т- та В-лімфоцитів та плазмоцитів.

СКК є плюрипотентними (поліпотентними) попередниками всіх клітин крові і відносяться до самопідтримується популяції клітин. Вони рідко діляться. Вперше уявлення про родові клітини крові сформулював на початку XX ст. А. Максимов, який вважав, що за своєю морфологією вони подібні до лімфоцитів. В даний час це уявлення знайшло підтвердження та подальший розвиток у нових експериментальних дослідженнях, що проводяться головним чином на мишах. Виявлення СКК стало можливим при застосуванні методу колонієутворення.

Експериментально (на мишах) показано, що при введенні смертельно опроміненим тваринам (що втратили власні кровотворні клітини) суспензії клітин червоного кісткового мозку або фракції, збагаченої СКК, у селезінці з'являються колонії клітин - нащадків однієї СКК. Проліферативну активність СКК модулюють колонієстимулюючі фактори (КСФ), інтерлейкіни (ІЛ-3 та ін.). Кожна СКК у селезінці утворює одну колонію і називається селезінковою колонієутворюючою одиницею (КОЕ-С).

Підрахунок колоній дозволяє судити про кількість стовбурових клітин, що знаходяться у введеній суспензії клітин. Таким чином, було встановлено, що у мишей на 105 клітин кісткового мозку припадає близько 50 стовбурових клітин, із селезінки – 3,5 клітини, серед лейкоцитів крові – 1,4 клітини.

Дослідження очищеної фракції стовбурових клітин за допомогою електронного мікроскопадозволяє вважати, що у ультраструктурі вони дуже близькі до малих темних лімфоцитів.

Дослідження клітинного складу колоній дозволило виявити дві лінії їхнього диференціювання. Одна лінія дає початок мультипотентній клітині – родоначальниці гранулоцитарного, еритроцитарного, моноцитарного та мегакаріоцитарного рядів гемопоезу (КОЕ-ГЕММ). Друга лінія дає початок мультипотентної клітини - родоначальниці лімфопоезу (КОЕ-Л). З мультипотентних клітин диференціюються олігопотентні (КОЕ-ГМ) та уніпотентні родоначальні (прогеніторні) клітини.

Методом колонієутворення визначено родоначальні уніпотентні клітини для моноцитів (КОЕ-М), нейтрофільних гранулоцитів (КОЕ-Гн), еозинофілів (КОЕ-Ео), базофілів (КОЕ-Б), еритроцитів (БОЕ-Е та КУО-Е), мегакарі. -МГЦ), з яких утворюються клітини-попередники (прекурсорні). У лімфопоетичному ряду виділяють уніпотентні клітини – попередниці для В-лімфоцитів та відповідно для Т – лімфоцитів. Поліпотентні (плюрипотентні та мультипотентні), олігопотентні та уніпотентні клітини морфологічно не відрізняються.

Усі наведені вище стадії розвитку клітин становлять чотири основних компартмена: I - стовбурові клітини крові (плюрипотентні, поліпотентні); II – комітовані родоначальні клітини (мультипотентні); III - комітовані родоначальні (прогенторні) олігопотентні та уніпотентні клітини; IV – клітини-попередники (прекурсорні).

Диференціювання поліпотентних клітин в уніпотентних визначається дією низки специфічних факторів - еритропоетинів (для еритробластів), гранулопоетинів (для мієлобластів), лімфопоетинів (для лімфобластів), тромбопоетинів (для мегакаріобластів) та ін.

З кожної клітини-попередниці походить утворення конкретного виду клітин. Дозрівання кожного виду клітин проходить ряд стадій, які у сукупності утворюють компартмент клітин, що дозрівають (V).

Зрілі клітини представляють останній компартмент (VI). Усі клітини V та VI компартментів морфологічно можна ідентифікувати.

Рис.18. Постембріональний гемопоез, забарвлення азур 11-еозином (схема НАЮріної). Стадії диференціювання крові: I-IV – морфологічно неідентифіковані клітини; V – VI – морфологічно ідентифіковані клітини. Б – базофіл; БІЄ - бурстобраеуюша одиниця; Г – гранулоцити; Гн – гранулоцит нейтрофільний; ДЕЯКО - колонієутворюючий! одиниці; КУО-С - селезінкова колонієутворююча одиниця; Л – лімфоцит; Лек - mt фоїдна стовбурова клітина; М – моноцит; Мет – мегакаріошгг; Ео – еозинофіл; Е – еритроцит.

Мал. 19.

А – сегментоядерний нейтрофільний гранулоцит; Б - еозинофільний (ацидофільний) гранулоїт; В – базофільний фанулоцит: 1 – сегменти ядра; 2 – тільце статевого хроматину; 3 – первинні (азурофільні) гранулоцити; 4 – вторинні (специфічні) гранули; 5 - зрілі специфічні гранули еозинофіла, що містять кристалоїди; б - гранули базофіла різної величини та щільності; 7 - периферична зона, яка не містить органел; 8 - мікроворсинки та псевдоподії.

Мал. 20. Ембріональний гемопеп (за А.А. Максимовим).

А – кровотворення у стінці жовткового мішка зародка морської свинки: 1 - мееєнхімалигі клітини; 2 – ендотелій стінки судин; 3 – первинні кров'яні клітини-бласти; 4 - мітотичний поділ бластів; Б - поперечний зріз кров'яного острівця зародка кролика S"/j добу: I - порожнина судини; 2 - ендотелій; 3 - інтраваскулярні кров'яні клітини; 4 - кров'яна клітина, що ділиться; 5 - формування первинної кров'яної клітини; 6 - ентодерма; мезодерми.В - розвиток вторинні), еритробластів у посудині зародка кролика 13"Д добу: 1 - ендотелій; 2 - проеритробласти; 3 - базофільні еритробласти; 4 - поліхроматофільні еритробласти; 5 - оксифільні еритробласти (нормобласти); 6 - оксифільний еритробласт з пікнотичним ядром; 7 - відокремлення ядра від оксифільного еритробласту (нормобласту); 8 - виштовхнуте ядро ​​нормобласту; 9 – вторинний еритроцит. Г - кровотворення в кістковому мозку зародка людини із довжиною тіла 77 мм. Екстра шкідливий розвиток клітин крові: 1 - ендотелій судини; 2 – бласти; 3 – нейтрофільні гранулоцити; 4 - еоенінофільний мієлоцит.

Оновити клітинний складпошкодженого органу без оперативного втручаннявирішити найскладніші завдання, Які раніше були під силу тільки органної трансплантації – ці завдання вирішуються сьогодні за допомогою стовбурових клітин.

Для пацієнтів це шанс отримати нове життя. Важливим тут є те, що технологія застосування стовбурових клітин є практично для кожного пацієнта і дає воістину дивовижний результат, розширюючи можливості трансплантації.

Стовбурові клітини здатні перетворюватися, залежно від оточення, на клітини тканин різних органів. Одна стволовая клітина дає безліч активних, функціональних нащадків.

Дослідження генетичних модифікацій стовбурових клітин проводять у всьому світі, інтенсивно досліджуються методи їх нарощування.

Існує безліч хвороб, які практично не лікуються або їх лікування неефективне медикаментозним способом. Саме такі хвороби стали об'єктом найпильнішої уваги дослідників.

Стовбурові клітини, регенерація, відновлення тканин. Від Адама до атома

Що таке – стовбурові клітини?

При заплідненні яйцеклітини одна зигота (запліднена клітина) ділиться і дає початок клітинам, головним завданням яких є передача генетичної інформації наступним поколінням клітин.

Ці клітини ще не мають своєї спеціалізації, механізми такої спеціалізації ще не включені і саме тому такі ембріональні стовбурові клітини дають можливість використовувати їх для створення будь-яких органів.

Стовбурові клітини є у кожного з нас. Їх виявили спочатку у тканинах кісткового мозку. Найлегше стовбурові клітини виявити та виділити у молодих людей, дітей. Але й у людей старшого віку вони є, щоправда, у набагато меншій кількості.

Порівняйте: у людини у віці 60 - 70 років на п'ять - вісім мільйонів клітин є тільки одна стовбурова, а у ембріона - одна стовбурова клітина на десять тисяч.

Можливості стовбурових клітин дорослого організму – Сергій Кисельов

У чому секрет стовбурових клітин?

Секрет стовбурових клітин у тому, що, будучи самі незрілими клітинами, можуть перетворюватися на клітину будь-якого органа.

Як тільки стовбурові клітини організму отримують сигнал про пошкодження тканин, будь-яких органів, вони прямують у осередок ураження. Там вони перетворюються саме на ті клітини тканин людини або її органів, які потребують захисту.

Стовбурові клітини можуть перетворитися і стати будь-якими клітинами: печінковими, нервовими, гладком'язовими, слизовими. Така стимуляція організму призводить до того, що він сам починає активно регенерувати свої тканини та органи.

Доросла людина має зовсім невеликий запас стовбурових клітин. Тому, чим більший вік людини, тим складнішим і з більшими ускладненнями йде процес регенерації та відновлення організму після ушкоджень або під час хвороби. Особливо якщо пошкодження організму великі.

Організм не може самостійно відновлювати втрачені стовбурові клітини. Розвиток в області сучасної медицинисьогодні дозволяють вводити стовбурові клітини в організм і, головне, спрямовувати їх у потрібному напрямку. Таким чином, уперше з'являється можливість лікування таких небезпечних захворювань, як цироз, діабет, інсульт.

Гаряєв, Петро Петрович - Як керувати стовбуровими клітинами

Джерела стовбурових клітин

Джерелом стовбурових клітин в організмі є кістковий мозок, насамперед. Деяка, але зовсім невелика, їхня кількість міститься в інших тканинах та органах людини, у периферичній крові. Багато стовбурових клітин містить кров з пупкової вениновонароджених.

Пуповинна кров як джерело стовбурових клітин має ряд безперечних переваг.

Насамперед, її зібрати набагато легше і безболісніше, ніж периферичну кров. Така кров дає генетично ідеальні стовбурові клітини у разі потреби її використання близькими родичами – матір'ю та дитиною, братами та сестрами.

При проведенні трансплантації імунна система, новостворена з донорських стовбурових клітин, починає боротися з імунною системою пацієнта. Це дуже небезпечно життя хворого. Стан людини буває в таких випадках вкрай важким, смертельних наслідків. Використання пуповинної крові при трансплантації значно знижує такі ускладнення.

Крім того, існує ще низка безперечних переваг використання пуповинної крові.

1. Це інфекційна безпека реципієнта. Від донора через пуповинну кров не передаються інфекційні захворювання (цитомегаловірус та інші).
2. Якщо її зібрали в момент народження людини, то вона зможе її використовувати будь-якої миті для відновлення здоров'я.
3. Використання крові з пупкової вени новонароджених не викликає етичних проблем, оскільки вона утилізується.

Застосування стовбурових клітин

Для лікування анемії у 1988 році у Франції були вперше застосовані стовбурові клітини.

Високоефективне лікування стовбуровими клітинами пухлин, інсультів, інфарктів, травм, опіків змусило створювати в розвинених країнах спеціальні установи (банки) для зберігання заморожених стовбурових клітин протягом тривалого часу.

У такий комерційний іменний банк крові вже сьогодні можливо, на замовлення родичів, помістити пуповинну кров дитини, щоб у разі її травми, хвороби була можливість використовувати власні стовбурові клітини.

Пересадка внутрішніх органів відновлює здоров'я людини лише в тому випадку, якщо вона проведена вчасно, і не відбулося відторгнення органу імунною системою пацієнта.

Приблизно 75% пацієнтів, які потребують пересадки органів, гине під час очікування. Стовбурові клітини можуть стати ідеальним джерелом запасних частин для людини.

Вже сьогодні – спектр застосування стовбурових клітин у лікуванні найважчих захворювань дуже широкий.

Відновлення нервових клітин дозволяє відновити капілярний кровообігі викликати зростання капілярної мережіна місці поразки. Для лікування пошкодженого спинного мозку використовують введення нервових стовбурових клітин, або чисті культури, які потім перетворяться на місці на нервові клітини.

Деякі форми лейкозів у дітей стали виліковними завдяки досягненням біомедицини. Трансплантація гемопоетичних стовбурових клітин застосовується в сучасній гематології, а трансплантація стовбурових клітин кісткового мозку – у широкій клініці.

Винятково складні у лікуванні системні захворювання, спричинені порушенням функцій імунної системи: артрити, розсіяний склероз, червоний вовчак, хвороба Крона. Гемопоетичні стовбурові клітини застосовні і при лікуванні цих захворювань

Є практичний клінічний досвід застосування нейральних стовбурових клітин при лікуванні хвороби Паркінсона. Результати перевершують будь-які очікування.

Мезинхімальні (стромальні) стовбурові клітини вже використовують в ортопедичній клініці кілька останніх років. З їхньою допомогою відновлюють зруйновані суглобові хрящі, кісткові дефекти після переломів.

Крім того, ці ж клітини останні два-три роки використовують методом прямого введення в клініці відновлення серцевого м'яза після інфаркту.

З кожним днем ​​поповнюється список хвороб, що піддаються лікуванню стовбуровими клітинами. І це дає надію на життя невиліковним хворим.

Список захворювань, при лікуванні яких використовуються стовбурові клітини

Доброякісні захворювання:

• адренолейкодистрофія;
• анемія Фанконі;
• остеопороз;
• хвороба Гюнтера;
• синдром Харлера;
• таласемія;
• ідіопатична апластична анемія;
• розсіяний склероз;
• синдром Леш-Ніхана;
• амегакаріоцитозна тромбоцитопенія;
• синдром Костмана;
• вовчак;
• резистентний ювенільний артрит;
• імунодефіцитні стани;
• хвороба Крона;
• синдром Бара;
• колагенози.

Злоякісні захворювання:

• неходжкінська лімфома;
• мієлодиспластичний синдром;
• лейкемія;
• рак молочних залоз;
• нейробластома.

Чудеса медичної та естетичної косметології

Бажання людини виглядати молодим, підтягнутим протягом десятків років зумовлене сучасним темпом життя. Чи можливо у п'ятдесят років виглядати так само добре, як у сорок?

Медична косметика при застосуванні сучасних біотехнологій дає таку можливість. Сьогодні можливо значно покращити тургор, еластичність шкіри, позбавити людину екзем і дерматитів.

Стовбурові клітини, які вводять під час мезотерапії, усувають шкірну пігментацію, рубці, наслідки впливу хімічних речовин, лазера. Зникають зморшки, плями після акне, покращуються тонус шкіри.

Крім того, за допомогою мезотерапії вирішуються проблеми волосся, нігтів. Вони купують здоровий вигляд, відновлюється їхнє зростання.

Однак, використовуючи високоефективні косметологічні препарати, слід остерігатися шахраїв, які рекламують препарати, які нібито містять стовбурові клітини.

Вартість лікування стовбуровими клітинами

Лікування стовбуровими клітинами проводиться у багатьох країнах, у Росії зокрема. Тут вона коливається від 240 000 до 350 000 рублів.

Високу ціну виправдовують високотехнологічним процесом вирощування стовбурових клітин.

У медичних центрах за таку вартість пацієнту вводять сто мільйонів клітин на курс. Якщо людина більш ніж зрілого віку – можливе запровадження такої кількості за одну процедуру.

У вартість процедур, як правило, не входять маніпуляції з отримання стовбурових клітин. При введенні стовбурових клітин під час операції – доведеться заплатити окремо за цей вид медичних послуг.

Мезотерапія сьогодні доступніша. Для бажаючих отримати яскраво виражений косметичний ефект, приблизна вартість однієї процедури обійдеться в Росії від 15 000 до 30 000 рублів. Загалом на курс їх треба зробити від п'яти до десяти.

Попереджений значить озброєний

Усвідомлюючи блискуче майбутнє застосування нових медичних технологій, хотілося б застерегти від зайвого оптимізму і нагадати про наступне:

1. Стовбурові клітини є незвичайним лікарським засобом, дію якого важко усунути. Справа в тому, що стовбурові клітини, на відміну від інших ліків, не виводяться з нього так само, як звичні лікарські засоби. Вони містять живі клітини, та його поведінка який завжди буває передбачувано. У разі заподіяння шкоди організму пацієнта лікарям неможливо зупинити процес;
2. Вчені-медики сподіваються, що побічні ефекти при лікуванні стовбуровими клітинами будуть мінімальними. Але не можна навіть припускати, що побічного ефектупри лікуванні нічого очікувати. Як будь-які ліки, навіть аспірин, стовбурові клітини у своєму застосуванні мають обмеження та побічні ефекти;
3. Клінічні випробування у провідних медичних центрах підтвердили лише те, що трансплантація кісткового мозку поки що є єдиним методом клітинної терапії;
4. Застосування стовбурових клітин не є панацеєю для лікування абсолютно всіх хвороб, хоча й справді мають великий потенціал у лікуванні багатьох травм, опіків, пошкоджень та захворювань;
5. Навіть якщо багато хто відомі люди, спортсмени, політики застосовують лікування стовбуровими клітинами, це не означає, що такий метод лікування підійдевсім. Необхідно довіряти лікарям-практикам.

Безсмертя можливе?

Безсмертя людини можливе – у цьому нас переконують здобутки сучасної медицини.

Фантастичні ідеї щодо синтезу людських органіввже перетворюються на реальність найближчого майбутнього. Мине десяток років і штучні нирки, серце, печінка стануть доступні кожній людині. Прості уколи відновлять шкіру, омолодять. Головним заслуга в цьому належатиме стовбуровим клітинам.

Стовбурові - це недиференційовані клітини, які як «запас стратегічного призначення» присутні в організмі людини на будь-якому з етапів його життя. Особливістю є їхня необмежена здатність до поділу та здатність давати початок будь-яким видам спеціалізованих клітин людини.

Завдяки їх наявності відбувається поступове клітинне оновлення всіх органів і тканин організму та відновлення органів та тканин після пошкодження.

Історія відкриття та дослідження

Першим довів існування стовбурових клітин російський учений Олександр Анісімов. Це сталося далекого 1909 року. Їхнє практичне застосування зацікавило вчених набагато пізніше, приблизно в 1950 році. І лише у 1970 році були вперше пересаджені стовбурові клітини хворим з лейкозом, а даний методлікування став застосовуватися у всьому світі.

Приблизно з цього часу вивчення стовбурових клітин було виділено в окремий напрямок, почали з'являтися окремі лабораторії та навіть цілі НДІ, які розробляють способи лікування за допомогою клітин-попередників. У 2003 році з'явилася перша російська біотехнологічна компанія під назвою «Інститут стовбурових клітин людини», яка на сьогоднішній день є найбільшим сховищем зразків стовбурових клітин, а також просуває на ринку власні інноваційні лікарські засобита високотехнологічні послуги.

На даному етапі розвитку медицини вченим вдалося отримати зі стволової клітини яйцеклітину, що в майбутньому дозволить безплідним парам мати власних дітей.

Відео: Успішні біотехнології

Де знаходяться клітини-попередники

Стовбурові клітини можна зустріти практично у будь-якій частині людського тіла. Вони в обов'язковому порядкуприсутні у будь-якій з тканин організму. Максимальна їх кількість у дорослого міститься в червоному кістковому мозку, трохи менше в периферичній крові, жировій тканині, шкірі.

Чим молодішим є організм, тим більше їх він містить, тим більше ці клітини активні в плані швидкості поділу, і тим ширше діапазон спеціалізованих клітин, яким кожна клітина-попередниця може дати життя.

Звідки беруть матеріал

• Ембріональні.

Найбільш «ласими» для дослідників є стовбурові клітини ембріонів, оскільки чим менше прожив організм, тим паче пластичними та біологічно активними є клітини-попередники.

Але якщо клітини тварин дослідникам отримати не проблема, будь-які досліди з використанням людських ембріонів визнані неетичними.

Це навіть при тому, що за статистикою приблизно кожна друга вагітність у сучасному світізакінчується абортом.

• З пуповинної крові.

Доступними в плані моралі та законодавчих рішень ряду країн є стовбурові клітини пуповинної крові, самої пуповини та плаценти.

В даний час створюються цілі банки стовбурових клітин, виділених з пуповинної крові, які згодом можна буде використовувати для лікування цілого ряду захворювань та наслідків травм тіла. На комерційній основі іменний «депозит» для своєї дитини пропонують зробити батькам численні приватні банки. Одним із аргументів проти того, щоб збирати та заморожувати пуповинну кров, є їх обмежена кількість, яку можна отримати таким шляхом.

Вважається, що для відновлення кровотворення після хіміо- або радіотерапії власних розморожених стовбурових клітин буде достатньо лише дитині до певного вікута маси тіла (до 50 кг).

Але не завжди потрібно відновлювати таку велику кількість тканин. Для відновлення, наприклад, того ж хряща колінного суглобадостатньо буде лише малій частині збережених клітин.

Те ж саме стосується відновлення клітин пошкодженої підшлункової залози або печінки. Оскільки стовбурові клітини з однієї порції пуповинної крові перед заморожуванням поділяють на кілька кріопробірок, то завжди можна буде використовувати невелику частину матеріалу.

• Отримання стовбурових клітин від дорослої людини.

Не всім пощастило отримати від батьків свій «недоторканний запас» стовбурових клітин із пуповинної крові. Тому цьому етапі розробляються методи їх отримання від дорослих людей.

Основними тканинами, які можуть бути джерелами, є:

• жирова тканина (взята під час ліпосакції, наприклад);
• периферична кров, яку можна взяти із вени);
• червоний кістковий мозок.

Стовбурові клітини дорослих, отримані з різних джерел, можуть мати деякі відмінності, пов'язані із втратою клітин універсальності. Так, наприклад, клітини крові та червоного кісткового мозку можуть давати початок переважно клітин крові. Вони називаються гемопоетичними.

А стовбурові клітини з жирової тканини набагато легше диференціюються (перероджуються) у спеціалізовані клітини органів та тканин тіла (хрящів, кісток, м'язів та ін.). Вони отримали назву мезенхімальні.

Залежно від масштабності завдання, що стоїть перед вченими, їм може знадобитися різна кількість таких клітин. Так, наприклад, зараз розробляють способи вирощування їх зубів, отриманих з сечі. Їх там не так уже й багато.

Але враховуючи той факт, що зуб потрібно виростити лише один раз, а термін служби його значний, то і стовбурових клітин на нього потрібно небагато.

Відео: Покровський Банк Стовбурових Кліток

Банки зберігання біологічного матеріалу

Для зберігання зразків створюються спеціальні банки. Залежно від мети зберігання матеріалу вони можуть бути державними. Їх ще називають банками-реєстраторами. Реєстратори зберігають стовбурові клітини безіменних донорів і можуть на власний розсуд надавати матеріал будь-яким лікувальним чи дослідницьким установам.

Також є комерційні банки, які заробляють гроші на зберігання зразків від конкретних донорів. Використовувати їх можуть лише їхні власники для лікування себе чи близьких родичів.

Якщо говорити про затребуваність зразків, то статистика тут така:

• у банках-реєстраторах буває затребуваний кожен тисячний зразок;
• матеріал, який у приватних банках, буває затребуваний набагато рідше.

Проте зберігати іменний зразок у приватному банку має сенс. Причин цього кілька:

• донорські зразки коштують грошей, часом чималих, і сума, необхідна для покупки зразка та доставки його в потрібну клініку, часто у багато разів перевищує вартість зберігання власного зразка протягом кількох десятиліть;
• іменний зразок можна використовувати для лікування кровних родичів;
• можна вважати, що в майбутньому відновлювати органи і тканини з використанням стовбурових клітин набагато частіше, ніж це відбувається в наш час, тому і попит на них тільки зростатиме.

Застосування у медицині

Фактично єдиний уже вивчений напрямок їх використання – це пересадка кісткового мозку як етап лікування лейкозів та лімфом. Деякі дослідження з реконструкції органів і тканин за допомогою стовбурових клітин вже досягли етапу проведення експериментів на людях, але про масове впровадження в практику лікарів поки не йдеться.

Для отримання нових тканин із стовбурових клітин зазвичай необхідно виконати такі маніпуляції:

• забір матеріалу;
• виділення стовбурових клітин;
• вирощування стовбурових клітин на поживних субстратах;
• створення умов для перетворення стовбурових клітин на спеціалізовані;
• зниження ризиків, пов'язаних з можливістю злоякісного переродження клітин, отриманих із стовбурових;
• трансплантація.

Виділяють стовбурові клітини із взятих для проведення експерименту тканин за допомогою спеціальних приладів, які називаються сепараторами. Існують також і різні методикиосадження стовбурових клітин, але результативність їх багато в чому визначається кваліфікацією та досвідом персоналу, а також існує ризик бактеріального або грибкового зараженнязразка.

Отримані стовбурові клітини поміщають у спеціально підготовлене середовище, яке містить лімфу чи сироватку крові новонароджених телят. На поживному субстраті вони багаторазово діляться, їх кількість збільшується у кілька тисяч разів. Перед тим, як вводити в організм, вчені направляють їх диференціювання у певний бік, наприклад, отримують нервові клітини, клітини печінки або підшлункової залози, хрящову пластинку та ін.

Саме на цьому етапі є небезпека їх переродження на пухлинні. Щоб цього не допустити, розробляються спеціальні методики, що знижують можливість ракового переродження клітин.

Методи введення клітин в організм:

• введення клітин у тканини безпосередньо в тому місці, де була травма або тканини були пошкоджені в результаті патологічного процесу(хвороби): введення стовбурових у ділянку крововиливу в головний мозок або у місце ушкодження периферичних нервів;
• введення клітин у кров'яне русло: так вводять стовбурові клітини при лікуванні лейкозів

За та проти використання стовбурових клітин з метою омолодження

Вивчення та використання у ЗМІ все частіше називають способом досягти безсмертя або принаймні довголіття. Вже в далеких 70-х роках стовбурові клітини як омолоджуючий засіб вводили літнім членам Політбюро КПРС.

Тепер же, коли з'явилася деяка кількість приватних дослідних біотехнологічних центрів, деякі дослідники почали проводити ін'єкції стовбурових клітин, що омолоджують, взятих до цього у самого пацієнта.

Коштує така процедура досить дорого, а результат її ніхто гарантувати не може. Погоджуючись, клієнт має усвідомлювати, що він бере участь у експерименті, оскільки багато аспектів їх використання ще вивчені.

Відео: Що можуть Стовбурові клітини

Найбільш поширеними видами процедур є:

• введення стовбурових клітин у дерму (процедура чимось нагадує біоревіталізацію);
• заповнення шкірних дефектів, додавання обсягу тканин (це вже більше схоже використання філерів).

У другому випадку використовується власна жирова тканина пацієнта та його стовбурові клітини у суміші зі стабілізованою гіалуроновою кислотою. Досліди на тваринах показали, що такий коктейль дозволяє більшій кількостіжирової тканини прижитися і довго зберігати обсяг.

Проводилися перші експерименти на людях, яким за даною методикою видалялися зморшки та проводилося збільшення молочних залоз. Однак даних ще недостатньо, щоб будь-який з лікарів міг повторити даний досвідна своєму пацієнті, забезпечивши йому гарантований результат.