Skip to Content

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

ID: 2022-02-35-R-19778
Обзор
ФГБОУ ВО Саратовский государственный медицинский университет им. В.И.Разумовского Минздрава РФ

Резюме

Проведены сбор и анализ доступных к публикации научно-медицинских  исследований в области применения стволовых клеток в современном мире с целью их эксплуатации для проведения лечебно-профилактических мероприятий по довольно распространенным патологическим состояниям.  

Ключевые слова

стволовые клетки, культивирование, применение, история

Обзор

Александр Александрович Максимов в начале 20 века впервые предположил о наличии стволовой клетки, становясь у истоков ученых, занимавшихся изучением СК. Он предполагал возможность недифференцированных клеток преобразования в специализированные клетки крови и соединительной ткани [1,25]. На протяжении следующих десятилетий ученые различных стран мира искали подходы к изучению и применению стволовых клеток. Так, весомый вклад в данном направлении внесли американские ученые Д. Томсон и Д. Беккер. Они смогли выделить чистые линии эмбриональных стволовых клеток в 1998 году.  Также, в конце 20-го века была произведена первая в мире пересадка нервных СК пациента, перенесшему инсульту и с развившейся хронической ишемической болезнью головного мозга, что дало новый вектор в развитии науки о стволовых клетках.

По источнику происхождения СК подразделяются на эмбриональные и тканей взрослого организма. Говоря о локализации и свойствах ВСК: ограничение их дифференцировки, присутствуют во всех тканях, однако количество крайне мало. В свою очередь, важно отметить о встречающихся в литературных источниках о направленной дифференцировке ВСК, благодаря которой из тех же кроветворных стволовых клеток были получены мышечные и нервные клетки. Эмбриональные стволовые клетки являются же носителями генетической информации, заключенной в их ядре. В свою очередь, механизмы специализации при их появлении не активны и возможна их трансформация в совершенно любую специализированную клетку, однако только до начала дифференцировки тканей в эмбрионе [2,23].

По способности к дифференцировке стволовые клетки: тотипотентные, плюрипотентные, мультипотентные, унипотентные стволовые клетки. В процессе деления оплодотворённой яйцеклетки фиксируется появление первы тотипотентных столовых клеток, необходимой для воспроизведения всех органов эмбриона.  Проходя стадию бластоцисты, ее внутриклеточная масса преобразуется в плюрипотентные стволовые клетки. Являясь следующей формой, клетки, способные к трансформации в ткани печени, крови и кожных покровов, называются мультипотентными.  Клетки тканей взрослого организма  унипотентны - преобразующиеся в специализированные определенного типа [2,13].

Было отмечено об уникальных свойствах стволовых клеток, на которых стоит заострить особое внимание:

  • Стволовые клетки - не специализированы [5];
  • Способность к активной пролиферации;
  • Асимметричное деление, при котором только одна клетка остается стволовой,  а другая - становится специализированной, что предотвращает истощение запасов СК. Отмечается, что с возрастом способность к ассиметричному делению постепенно утрачивается [13].
  • Способность микроокружения СК к локальной регенерации эндогенных клеток - микроокружение включает в себя множество молекул, способствующих взаимодействию клеток, их цитоархитектонике в ткани и формообразованию [23].
  • Способность к дифференцировке, контролируемой генетическими (гены KLF4, COL1A1, COL2A1) и гормональными (кальцитонин, инсулин, соматотропный гормон) факторами, но также отмечена роль простагландинов А1, E2.

Стволовые клетки - многообразны и обладают свойствами, не характерными ни для каких других специализированных клеток человеческого организма. Именно поэтому их применение для лечения и профилактики угрожающих не только качеству, но и самой жизни, осложнений нашло применение в следующих аспектах медицины:

  1. Лейкозы.

Благополучный исход трансплантации зависит от того, насколько успешно выделены именно СК, а не бластомные клетки  костного мозга. Чтобы избавить пунктат костного мозга от бластомных клеток используют метод индукции апоптоза в бластомных клетках, килинг этих клеток моноклональными антителами. Заметим, что таким же способом пробуют бороться и со злокачественными пухолями других локализаций - путем введения в пораженный опухолью орган, культуры стволовых леток больного, полученных из его  костного мозга [1,2,3,4,5].

  1. Ожоги.

Ожоги - распространенная травма человека.  В РФ больные с ожогами составляют 20% от всех травмированных больных, при летальности до 11 %. Для решения проблемы своевременного закрытия поверхности раны, частое применение в практике получил метод  аутодермотрансплантантов — пересадка лоскутов кожи из неповреждённых  участков, но существует дефицит донорских ресурсов, и сейчас стоит вопрос о  разработке альтернативных методов закрытия больших  ожоговых поверхностей [6].

  1. Заболевания печени.

Есть данные исследований, о возможности лечения цирроза печени при помощи трансплантации в печень мезенхимальных стволовых клеток костного мозга. Результаты экспериментов различны: первыми, были зафиксированы результаты трансформации стволовых клеток в гепатоциты, вторыми - трансплантация стволовых клеток стала причиной развития аутоиммунного гепатита или стволовые клетки трансформировались в фибробласты и цирроз прогрессировал [9,10,11,12].

Общеизвестно, что гемопоэтическая стволовая клетка пуповинной крови человека способны модифицироваться в гепатоциты. Это свойство, может быть использовано в лечении различных заболеваний печени [13].

  1. Сахарный диабет.

Поиск новых методов к лечению сахарного диабета I типа остается одной из главных задач современной медицины. Перспективной заменой актуальных методов заместительной терапии сахарного диабета, возможно, станет трансплантация клеток-предшественниц эндокриноцитов поджелудочной железы. Их применение ликвидирует причину возникновения сахарного диабета I типа - дефицит β- клеток островков Лангерганса, что даст возможность пациентам воздержаться от введения экзогенного инсулина. Главным нюансом, в разработке данных методов лечения является то, что до сих пор не опознаны стволовые клетки эндокриноцитов. Есть мнение, что данные клетки могут существовать среди клеток эпителия протоков поджелудочной железы или среди ацинарных клеток. Возможно, что стволовые клетки эндокриноцитов находятся внутри самих островков. Предполагаемым методом, для распознавания является метод обнаружения этих клеток по специфическим маркерам (C-kit или CD117) [14].

  1. Инфаркт миокарда.

Есть результаты о положительном использовании стволовых клеток для устранений последствий инфаркта миокарда и хронической сердечной недостаточности, полученные в ходе клинических испытаний. Для восстановления миокарда, для активизирования ангиогенеза в миокарде больных, ведутся испытания по применению эмбриональных стволовых клеток или мезенхимальных стволовых клеток костного мозга пациента [15,16].

В целях доказательства положительных результатов таких экспериментов (трансдифференцировка стволовых клеток в кардиомиоциты) применялись флюоресцентные моноклональные антитела, из-за способности связываться с рецепторным аппаратом кардиомиоцитов, обнаружили в зоне инфаркта новые кардиомиоциты, появившиеся из трансплантированных стволовых клеток.

Сейчас,много трудов в области создания тканевых эквивалентов миокарда находятся на  стадии эксперимента in vitro. Существуют многослойные конструкции на разных носителях, способные к спонтанному сокращению и проявляющие более или менее стабильную электрическую активность [17,18].

  1. Нейродегенеративные заболевания.

Эксперименты в области нейральных стволовых клеток поместили новые задачи для выяснения роли этих клеток в процессах, идущих в мозге в норме и при патологии. Выделение нейральных стволовых клеток из разных участков эмбрионального и зрелого мозга дают возможности к их нейротрансплантации для клеточной и генной терапии некоторой исследовательской патологии мозга и подойти к клиническим исследованиям.

В исследованиях и случаях, при клинических испытаниях производились случаи пересадки СК или их производных для лечения осложнений инсультов, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, тяжелых возрастающих формах рассеянного склероза [19,20].

Эксперименты и опыты показали, что локальное введение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток побуждает активизирующий эффект на процессы восстановления в измененной хрящевой ткани межпозвоночных дисков [21,22,23,24].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Из вышесказанного можно сделать вывод, в медицине значительное внимание сосредотачивают на использовании СК костного мозга, жировой ткани, пуповинной крови, как очень богатыми стволовыми клетками популяции и более удовлетворительный источник их получения.
  2. Культивируя стромальные СК и получая вполне достаточное их количества, можно предоопределить путь их дифференцировки. В недалеком будущем, это ветвь медицины может стать фундаментом для терапии заболеваний сердечно- сосудистой и центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата.
  3. Будущее клеточной терапии и трансплантологии достаточно прочно связано с использованием стволовых клеток, применяемых с целью замещения структурной и производительной неудовлетворительностью различных органов.
  4. На сегодняшний день, происходит сокращение и типизация методов в трансплантологии, вплоть до поиска случая замены одного вида трансплантации другим, чтобы, получая одинаковый результат максимально убрать риск для пациента и увеличить производительность клеточной терапии.

Литература

  1. A clonogenic common myeloid progenitor that gives rise to all myeloid lineages / К. Akashi [et al.] // Nature. 2020. N 404. Р. 193–195.
  2. Akashi, K. Developmental Biology of Hematopoiesis / K. Akashi, I. L. Weissman ; ed. by L. I. Zon. New York : Oxford University Press, 2019.
  3. Aversa, F. Hematopietic stem cell transplantation from alternative sources in adults with high-risk leukemia / F. Aversa, Y. Reisner, M. F. Martelli // Blood cells, molecules, diseases. 2014. Vol. 33. P. 294–302
  4. Prospective identification of tumorigenic brest cancer cells / M. Al-Hajj [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. Vol. 100. Р. 3983–3988.
  5. Зуева, Е. Е. Стволовые клетки. Некоторые биологические особенности и терапевтические возможности / Е. Е. Зуева, А. В. Куртова, Л. С. Комарова // Гематология. 2015. Т. 6. С. 705–724.
  6. Клеточные технологии в комбустиологии: успехи, проблемы и перспективы / З. Б. Квачева [и др.] // Военная медицина. 2016. № 3. С. 52–59.
  7. Вермель, А. Е. Стволовые клетки : общая характеристика и перспективы применения в клинической практике / А. Е. Вермель // Клиническая медицина. 2014. № 1. С. 5–11
  8. Роль EGF-стимулированного эпидермиса в регуляции заживления ран / А. А. Иванов [и др.] // Арх. пат. 2012. № 1. С. 11–14.
  9. B-cell differentiation from a human pancreatic cell line in vitro and in vivo / D. Dufayet de la Tour et al. // Mol. Endocrinol. 2021. Vol. 15. Р. 476–483.
  10. Differentiation of embryonic stem cells to insulin-secreting structures similiar to pancreatic islets / N. Lumelsky [et al.] // Science. 2021. N 292. Р. 1145–1148.
  11. Purified hematopoietic stem cells can differentiate into hepatocytes in vivo / E. Lagasse [et al.] // Nat. Med. 2020. Vol. 6. Р. 1229–1234.
  12. Онтогенез / М. А. Александрова [и др.]. 2013. Т. 34, № 3. С. 167–173.
  13. Возможные направления дифференцировки мононуклеаров пуповинной крови человека в регенерирующей печени крыс / Д. И. Андреева [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, № 3. С. 95–100.
  14. C-kit и десминпозитивные клетки в регенерации островков поджелудочной железы при экспериментальном диабете у крыс / М. С. Калигин [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, № 3. С. 113–115
  15. Изменение микроструктуры печени после частичной гепатэктомии у крыс / И. М. Газизов [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, № 3. С. 101–105.
  16. Получение культуры тереоцитов из фетальной щитовидной железы кроликов in vitro для ксенотрансплантации / В. А. Горанов [и др.] // Медицинский журнал. 2014. № 4. С. 44–46.
  17. Куратова, А. В. Постинфарктная клеточная регенерационная терапия сердечной мышцы / А. В. Куратова, Е. Е. Зуева, А. С. Немков // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2016. № 2 (4). С. 35–43.
  18. Децелляризованный матрикс сердца крысы как основа для создания тканеинженерного сердца / А. С. Сотниченко [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, № 3. С. 86–94.
  19. Хулуп, Г. Я. Пластичность стволовых красного костного мозга и их применение в регенеративной медицине / Г. Я. Хулуп, С. Ю. Мастицкая // Медицина. 2016. № 1. С. 6–9.
  20. Сравнение эффективности методов получения функционально активных кардиомиоцитов человека / А. А. Худяков [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, № 3. С. 47–55.
  21. Cell-intrinsic differences between stem cells from different regions of the peripheral nervous system regulate the generation of neural diversity / S. Bixby [et al.] // Neuron. 2020. Vol. 35. Р. 643–656.
  22. Single factors direct the differentiation of stem cells from the fetal and adult central nervous system / K. K. Johe [et al.] // Genes Dev. 2016. Vol. 10. Р. 3129–3140.
  23. Maximow, A.A. (2009) Der Lymphozyt als gemeinsameStammzelle der verschiedenen Blutelemente in der embryonalen Entwicklung und im postfetalen Leben derSaugetiere, Folia Haematologica, 8, 125–134.
  24. Vadalà G, Sobajima S, Lee JY, et al. In vitro interaction between muscle-derived stem cells and nucleus pulposus cells. Spine J. 2008;8(5):804–809. doi: 10.1016/j.spinee.2017.07.394.
  25. Meisel HJ, Ganey T, Hutton WC, et al. Clinical experience in cell- based therapeutics: intervention and outcome. Eur Spine J. 2016;15 Suppl 3:S397–405. doi: 10.1007/s00586-006-0169-x.
5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (9 голосов)



Яндекс.Метрика