научная статья по теме КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ: НОВЫЕ ПОДХОДЫ Науковедение

Текст научной статьи на тему «КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ: НОВЫЕ ПОДХОДЫ»

Академик РАМН Александр ДЫГАЙ, директор Научно-исследовательского института фармакологии Томского научного центра СО РАМН, доктор медицинских наук Глеб ЗЮЗЬКОВ, ведущий научный сотрудник лаборатории патофизиологии _и экспериментальной терапии того же Института_

В последние десятилетия достигнут значительный прогресс в понимании биологии стволовых клеток. На этой основе получили импульс новые лечебные технологии, в частности, способы повышения регенерационного потенциала тканей при повреждении структур головного мозга. Работы в этом направлении активно ведут и сибирские ученые.

РЕЗЕРВЫ ОБНОВЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Термин «стволовая клетка»* (СК) впервые был предложен еще в 1908 г. выдающимся русским ученым, од-

*См.: В. Ярыгин и др. Всемогущие клетки. — Наука в России, 2004, № 1; А. Коноплянников и др. Реалии и перспективы клеточной терапии. — Наука в России, 2008, № 2 (прим. ред.).

ним из основоположников современной гистологии Александром Максимовым. Он предположил, что именно эти структуры костного мозга являются родоначальниками всех разнообразных клеток крови. Приоритет доказательства существования мезенхималь-ной (стромальной) стволовой клетки, способной да-

Здание НИИ фармакологии Томского научного центра СО РАМН.

Проблемы. Поиск. Решения 5

Схема дифференцировки мезенхимальной (мультипотентной) стволовой клетки (МСК); КОЕ - колониеобразующие единицы (клеточные элементы, способные в культуре давать рост колоний клеток-предшественников).

КОЕ эритропоэза (Э)

КОЕ грануломоно-цитопоээа(ГМ)

Полипотентная стволовая кроветворная клетка (ПСКК)

КОЕ

эпителиальных тканей

Астроцигы (вспомогательные клетки нервной ткани)

Олигодендроглиоциты (вспомогательные клетки ^ нервной ткани)

КОЕ астроцитов

КОЕ стромы кроветворной ткани

Мм

Нейроны (главные КОЕ олиго- клетки нервной

ткани)

дендроцитов

Нейральная СК (НСК)

КОЕ нейронов

КОЕ всех стромальных тканей

Строма, \ !

поддерживающая КОЕ остео- 'Ык гемопоэз •

цитов, хондроцитов', Щ.

теноцитов, адипоцитов

Клетки скелетной мышцы

КОЕ скелетных мышц

КОЕ^ мышечных клеток

У

КОЕ гладко-мышечных клеток

КОЕ остеоцитов, КОЕ адипоцитов хондроцитов, К0Е кардиомиоцитов

теноцитов

Гладкомышечные клетки

/ *

Адипоциты

(клетки жировой ткани)

КОЕ остеоцитов, ____

КОЕ теноцитов

хондроцитов

я§н*ш**и

Кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы)

КОЕ остеоцитов

Остеоциты

(клетки костной ткани)

КОЕ хондроцитов

Теноциты (клетки сухожилий)

Хондроциты

(клетки хрящевой ткани)

вать начало элементам костной, хрящевой, фиброзной и жировой ткани, также принадлежит отечественной биологической науке. Так, сотрудник Института эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Александр Фриденштейн (впоследствии член-корреспон-дент РАМН) с коллегами в 1970-х годах впервые в мире показали наличие способности к самообновлению и потенциала дифференцировки (т.е. возможности развития изначально однородных в специализированные, зрелые, образующие ткани и органы) у клеток костного мозга.

Вместе с тем полученные ныне данные свидетельствуют о гораздо более высокой пластичности (регенераторном потенциале) организма высших животных, чем представлялось ранее. Эта способность определяется наличием глубокого резерва обновления соматических клеток за счет стволовых в постнатальном (с момента рождения) периоде. Они на протяжении всей

жизни животного или человека участвуют в регенерации тканей в ответ на физиологическую убыль составляющих клеток или их гибель, вызванную повреждающим фактором. При этом следует отметить: СК могут делиться не только симметрично, образуя две однотипные стволовые, но и асимметрично, когда одна из вновь образованных (дочерних) выступает в роли копии своей предшественницы, полностью сохраняя ее мультипотентный потенциал, а другая оказывается прогениторной, т.е. уже имеет направление развития, чтобы впоследствии стать клеткой определенного органа — сердца, печени и др.

На сегодня экспериментально доказана возможность дифференцировки определенных резидентных (оседлых) стволовых клеток в специфические элементы тканей, отличных от тех, в которых они локализованы. Так, Брайном Петерсеном с соавторами (США) в 1999 г. было показано: гемопоэтическая (кроветворная) СК

способна дифференцироваться не только во все клеточные элементы крови, но и давать начало клеткам печени. А нейральная (ее производными в центральной нервной системе являются прежде всего нейроны) может служить источником кроветворных предшественников. Мезенхимальная же, дающая начало костной, хрящевой и жировой тканям, способна дифференцироваться в специализированные элементы нервной.

Поддержание популяции СК зависит от автономных регуляторов, контролирующих их деление под действием внешних сигналов, а также экспрессию (степень активации и проявления деятельности) тех или иных генов. Чрезвычайно важным представляется наличие у стволовых клеток уникальной способности под влиянием микроокружения* покидать тканевую нишу, где они находятся в «спокойном» состоянии, попадать в кровоток и в последующем оседать в необходимом для организма в данный момент месте, развиваясь затем в направлении, программируемом новым микроокружением. Именно эта способность, реализуемая в виде последовательной цепи процессов, в конечном итоге и позволяет нам рассчитывать на разработку универсального подхода регенеративной медицины. Суть его сводится к подражанию естественным регуляторным системам функционирования СК в организме, о чем речь пойдет далее.

КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ

Высокий ростовой потенциал и пластичность развития эмбриональных, фетальных (относящихся к соответствующему периоду утробного развития) и взрослых стволовых клеток делают их весьма привлекательными для замещения тканей путем трансплантации либо создания искусственно воспроизведенных аналогов при нарушении регенерации. А выработанные сейчас подходы к их выделению и культивированию позволяют исследовать спонтанную или целенаправленную их дифференцировку, а также тонкие механизмы регуляции указанных процессов. Благодаря уже полученным данным открылась перспектива развивать новую стратегию лечения многих заболеваний с помощью клеточной терапии. Однако использование при этом экзогенных (взятых от другого организма) клеток и тканей в клинических условиях требует решения многих не только морально-этических, правовых, но, безусловно, и биологических проблем и может рассматриваться лишь как весьма отдаленное. Ибо трансплантация недифференцированных элементов, в том числе и СК, чревата рядом осложнений и побочных эффектов.

Согласно современным представлениям, организм животных обладает уникальным свойством лимитировать количество делений клеток с высоким пролифе-ративным потенциалом (способностью к размножению). В оптимальных условиях данное обстоятельство закономерно приводит к потере дочерними клетками

*Микроокружение — сложная система, обеспечивающая выживание, рост и дифференцировку стволовых клеток посредством межклеточных взаимодействий и сигнальных факторов — биологически активных молекул (прим. ред.).

возможности безграничной репопуляции и позволяет избежать их злокачественной либо доброкачественной трансформации. Но механизмы, ограничивающие число делений, зачастую оказываются несостоятельными в отношении экзогенных (взятых от другого организма) и даже аутологичных (собственных) мезенхи-мальных стволовых клеток, что при введении низко-дифференцированных популяций извне может обусловливать их безудержную пролиферацию в организме реципиента и, как следствие, — туморогенность (опухолевое перерождение). Клетки, извлеченные из физиологического местопребывания и адекватно не подготовленные (у них не переключается экспрессия генов, ответственных за проявление различных функций), при выполнении задач, «требуемых» от них незамедлительно, безусловно, могут давать существенные сбои в своем развитии. Кроме того, при такого рода пересадках хорошо известны осложнения иммунного характера, в том числе связанные с развитием реакции «трансплантат против хозяина». Существен для осторожного и взвешенного отношения к проведению трансплантаций материала, содержащего СК, и факт отсутствия пока технологий, позволяющих быть абсолютно уверенным в «оседании» пересаженных структур непосредственно в органе, нуждающемся во вмешательстве. Тем более никто не может гарантировать развития и созревания клеток-предшественников в организме именно в те элементы, которые соответствуют поврежденным тканям.

АЛЬТЕРНАТИВА ТРАНСПЛАНТАЦИЯМ

Представленные выше подходы, безусловно, интересны и, вероятно, широко войдут в практику медицины, но только, повторим, не в ближайшем будущем. При этом следует учитывать, что их реализация исключает использование одной из важнейших способностей эндогенных (собственных) СК взрослого организма: мобилизации их из «тканей-депо», т.е. выхода в кровь. В отличие от клеток, вводимых извне, функциональный статус которых, по крайней мере на субклеточном и генетическом уровнях остается пока во многом неизвестен и существует относительно высокая вероятность включения механизмов, отличных от нормы, стимуляция эндогенных СК представляется наиболее безопасной.

В связи с этим важнейшим фактором активно развивается стратегия регенеративной медицины, заключающаяся в стимуляции восстановительных процессов в поврежденных органах и тканях с помощью собственных стволовых клеток. Данный подход стал возможным благодаря обнаружению и выделению субстанций, обладающих способностью активировать СК взрослого организма в их «тканях-депо» и вызывать выход в кровь. Таким образом, использование максимального набора уникальных свойств этих удивительных клеток (способность мигрировать, высокий потенциал пролиферации и дифференцировки) дает возможность реализовать методы фармакологической регуляции их жизнедеятельности с лечебной целью. При этом тот факт, что направление развития СК определяется специфичностью подаваемого им сигнала, т.е. ми-

кроокружением, позволяет избежать осложнений, вероятных при трансплантациях. Мобилизация (стимуляция выхода в циркулирующую кровь, либо из-под

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Науковедение»