Возможности стволовых клеток взрослого организма

Биолог Сергей Киселев об истории открытия стволовых клеток, трансплантации фибробластов кожи и культивации стволовых клеток кишечника

Вы, наверное, знаете, что человеческое тело состоит из 10¹⁴ отдельных клеток и что очень большое количество клеток мы теряем во время жизни. Например, человек в процессе жизни теряет порядка 300 килограмм клеток кожи - просто слущивается, и мы теряем это. Раз в неделю обновляется выстилка клеток кишечника, потому что мы употребляем различную пищу - она достаточно агрессивна, она переваривается, и вместе с непереваренными остатками выходят также и клетки. Но все это должно восстанавливаться, и, действительно, во взрослом организме, в зрелом организме все эти слои клеток восстанавливаются: клетки кожи, клетки эпителия кишечника, кроветворные клетки, десятки миллионов которых мы ежеминутно теряем. И эти потерянные клетки должны каким-то образом восстанавливаться. Восстановление этих утраченных клеток в процессе жизнедеятельности взрослого организма происходит как раз за счет стволовых клеток взрослого организма. Имеются свои специализированные стволовые клетки в каждой ткани.

Стволовые клетки, которые впервые были экспериментально обнаружены, - это стволовые клетки крови. Экспериментально было показано на клетках крови, что во взрослом организме существует стволовая клетка, которая может полностью восстановить все кроветворение. Для этого американские ученые брали мышку и облучали ее так, что полностью прекращалось кроветворение. У другой мышки брали одну-единственную, но стволовую клетку крови, переносили в облученную мышку, и эта облученная мышка обретала вторую жизнь, у нее развивалось кроветворение, и эта мышка в дальнейшем жила. Таким образом были открыты стволовые клетки взрослого организма.

Открытие стволовых клеток взрослого организма и, в частности, клеток крови тотчас же было подхвачено медиками-экспериментаторами. И если первые эксперименты по обнаружению стволовой клетки крови на мышах были проведены в 1961 году, то уже в конце 60-х годов начали трансплантировать костный мозг, который как раз и содержал стволовые клетки крови. Причем начали трансплантировать очень успешно, и практически с самого начала подобные трансплантации стали помогать людям, которые либо были облучены, либо имели онкогематологические заболевания. Это сразу стало помогать. Кстати, за разработку подобного метода лечения с помощью стволовых клеток немного позднее была вручена Нобелевская премия как раз тому человеку, Эдварду Томасу, который первый стал делать подобные трансплантации.

То есть стволовые клетки взрослого организма на сегодня существуют и прекрасно используются, например стволовые клетки крови. Конечно же, развитие техники, технологий, инструмента для характеристики клеток, культуральные среды впоследствии позволили ученым обнаружить стволовые клетки не только крови и не только костного мозга, но и других тканей. Кстати, если говорить о стволовых клетках костного мозга, то тут очень большой вклад российских ученых Фриденштейна и впоследствии Черткова, которые как раз обнаружили, что в костном мозге у каждого человека существует два типа стволовых клеток: кроветворная стволовая клетка и так называемая стромальная стволовая клетка. Кроветворная стволовая клетка дает начало всем клеткам крови, а стромальная, или мезенхимальная, стволовая клетка - есть различные ее названия - дает начало таким тканям, как кости, жир, хрящи. Они существуют рядом, но это две разные стволовые клетки, и они не могут обмениваться функциями друг друга. И это как раз было показано российскими учеными, советскими учеными, и это активно цитируется, и их во всем мире знают и уважают сделанное ими открытие.

Позднее были открыты стволовые клетки, например, волос, мышц, стволовые клетки, которые могут восстанавливать миокард, стволовые клетки мозга. Как оказалось, почти в каждой ткани есть стволовые клетки, которые могут восстанавливать эту ткань.

Другое дело, насколько сегодня мы умеем использовать стволовые клетки взрослого организма.

Когда были обнаружены стромальные стволовые клетки (другое название - мезенхимальные стволовые клетки), как раз открытые нашими соотечественниками Фриденштейном и Чертковым, то через несколько десятилетий, в начале XXI века, стали активно стараться использовать их для лечения, например, сердечно-сосудистых заболеваний. Либо выделялся определенный фенотип клеток из фракции костного мозга, либо использовали всю фракцию костного мозга, и это вводилось пациентам, у которых, например, был инфаркт миокарда. Было проведено несколько клинических испытаний в ряде стран - и в Европе, и в США. И было показано, что действительно наблюдаются некие не очень большие и не очень стабильные эффекты. С чем это связано? Во-первых, скорее всего, с тем, что клеточная популяция, которая использовалась, не очень хорошо была охарактеризована, не было и до сих пор остается непонятным, какие именно клетки из всего костного мозга могут оказывать положительное действие. На сегодня эта технология не используется рутинно, хотя в клинических испытаниях, как эксперимент, это продолжается во многих странах мира, то есть лечение миокарда с помощью клеточной популяции, выделенной из костного мозга, содержащей, скорее всего, стволовые клетки.

На самом деле для многих случаев стволовые клетки не нужны. Прекрасно идет, во-первых, переливание крови, трансплантация различных тканей - например, кожная трансплантация прекрасно идет. И даже не столько ученых, сколько практиков это привело к идее: а что, если мы попробуем клетки, которые составляют нашу кожу, фибробласты кожи, использовать для того, чтобы исправлять какие-то дефекты, связанные с внешностью? Дефекты внешности могут быть разные. Это могут быть, конечно, и просто возрастные морщины, но, с другой стороны, это могут быть какие-то послеоперационные шрамы, рубцы, ожоги. Поэтому эта часть, конечно же, остается очень важной, потому что из-за послеоперационных рубцов, которые остаются, человек может себя дискомфортно чувствовать в обществе. Конечно же, это может быть применено и в косметологических целях, и это тоже определенное направление в медицине.

Была разработана технология, по которой собственные фибробласты человека культивировались в лабораторных условиях и потом трансплантировались в места, которые нуждались в улучшении питания. Те люди, которые это делали, давали в эти места бо́льшую дозу свежих клеток, которые секретировали коллаген, а коллаген как резинки, дающий как раз упругость нашей коже. И это приводило и приводит к очень хорошим результатам. За рубежом и у нас в России существуют и одобрены подобные технологии, и они рутинно используются в косметологической практике - либо для чисто косметологических дел, либо для восстановления после ожогов, каких-то операционных дефектов и так далее. То есть, когда мы говорим об использовании клеток взрослого организма, совершенно необязательно опускаться до уровня «это должна быть стволовая клетка». Вполне можно использовать и те клетки, которые не являются стволовыми, но которыми мы можем манипулировать. Другое дело, надо знать, для какой нозологии это используется.

В последние годы был достигнут очень большой успех в изучении стволовых клеток кишечника. Нидерландский ученый Ганс Клеверс посвятил этому очень много времени и опубликовал совершенно фантастические работы. В своих работах он показал, что стволовая клетка кишечника может быть культивирована вне организма. Более того, потом она может быть использована в большом количестве практических вещей.

Например, она может быть специализирована в ту или иную ткань кишечника и потенциально использоваться для трансплантации.

Пока это доклинические исследования, но в скором времени, наверное, будут уже клинические исследования. Эта система может быть использована, например, для того, чтобы проводить изучение и скрининг новых лекарственных форм, которые могут помочь при опухолевых заболеваниях. Наверное, Ганс Клеверс может быть даже отчасти претендентом на Нобелевскую премию ближайших нескольких лет.

Вообще стволовые клетки взрослого организма не так активно используются, как нам бы хотелось. В основном это кроветворные клетки, фибробласты, клетки, выделенные из жировой ткани. Но применение их достаточно ограниченно. Почему? Потому что потенциал их небезграничный, хотя привлекает доступность: они не нуждаются в манипуляциях, их можно взять у каждого человека и с небольшими манипуляциями трансплантировать обратно. Вопрос остается: куда? Поэтому, несмотря на то что стволовые клетки взрослого организма доступны, легко культивируются, их практическое терапевтическое применение пока еще достаточно ограниченно.