Стволовые клетки

В организме человека содержится порядка 100 триллионов клеток, однако каждая из них имеет общих предшественников, которые также называются стволовыми клетками. Кроме того, в основе нормальной жизнедеятельности многоклеточного организма лежит постоянное равновесие между репликацией, самообновлением, дифференцировкой стволовых и гибелью зрелых, высокодифференцированных, имеющих специфические функции, клеток. Биологический смысл существования стволовых клеток заключается не только в обеспечении регенераторных возможностей организма при повреждении, но и в том, что все зрелые клетки тела имеют ограниченный срок жизни, что делает невозможным существование организма без их непрерывного обновления. Характерной чертой стволовых клеток является их возможность к изменению из низко- в высокодифференцированные, что сопровождается появлением специфических функций, характерных для ткани, в которой этот процесс происходит. В связи с этим, в настоящее время проводится большое количество исследований, направленных на расширение возможностей применения стволовых клеток.

Стволовые клетки человека

Стволовыми называют относительно недифференцированные, часто делящиеся клетки в тканях многоклеточного организма. У всех стволовых клеток существуют два пути дальнейшего развития:

  • часть из них делятся посредством митоза, оставаясь недифференцированными и поддерживая пул стволовых клеток;
  • однако, с большей частью остальных стволовых клеток происходит превращение, что делает их зрелыми.

Стволовые клетки организма человека и других млекопитающих можно разделить на две больших группы:

  • эмбриональные стволовые клетки, которые изолированы от основной клеточной массы бластоцисты;
  • зрелые стволовые клетки, которые находятся в различных тканях организма.

Также существует незначительная путаница с названием стволовых клеток. Так, термин «взрослые стволовые клетки» не является точным, так как их находят у младенцев, детей, взрослых и пожилых. Как правило, они отвечают за воспроизведение тканей, в которых находятся. Также эти клетки иногда называют соматическими стволовыми.

Стволовые клетки у ребенка

Стволовые клетки у ребенка

Лечение стволовыми клетками может стать решением большого количества проблем, связанных с некоторыми заболеваниями детей. В настоящее время большинство врачей считают, что стволовые клетки можно использовать в качестве основы для восстановления поврежденных тканей. Однако, также имеется и обратная сторона медали – существует риск трансплантации стволовых раковых клеток. В связи с этим их устранение является серьезной научной проблемой.

Группой ученых было изучено применение гемопоэтических стволовых клеток костного мозга для лечения различных аутоиммунных нарушений у детей, а также синдрома Гурлера. Также была представлена информация об использовании гемопоэтических клеток для лечения ВИЧ-инфекции у новорожденных, а также для снижения некоторых негативных эффектов, сопряженных с трансплантацией органов у детей. Тем не менее, клиническое применение этих клеток ограничено среди пациентов, у которых лейкоцитарный антиген совпадает с клетками донора.

Тяжелые наследственные иммунодефициты, которые можно наблюдать у некоторых детей после 2 месяцев жизни, также могут быть компенсированы с помощью применения стволовых клеток мозга. Были предприняты попытки лечения с применением вирусных частиц, цель которых – устранение генетического дефекта на уровне ДНК. Однако оказалось, что гемопоэтические стволовые клетки оказались далеко не самой лучшей мишенью из-за технических ограничений. В то же время, аутологичные плюрипотентные стволовые клетки оказались более выгодным решением, хотя до сих пор остались нерешенные проблемы.

Также группой исследователей были проведены исследования в отношении того, насколько эффективны стволовые клетки костного мозга при ряде аутоиммунных детских болезней. В настоящее время становится ясно, что требуется проведение исследований для оценки рисков, сопряженных с лечением этих заболеваний. Также было высказано мнение, что гораздо большую эффективность, по сравнению со стволовыми гемопоэтическими клетками, показывает использование стволовых клеток тканей (мезенхимальных).

Иногда у детей развиваются асептические остеонекрозы в типичных местах, в связи с чем возможно применение стволовых клеток тканей для лечения этих суставных заболеваний. Так, полученные в ходе исследований данные показали, что пересадка мезенхимальных стволовых клеток может стать основой для восстановления костей и хрящей.

Также большой интерес представляет применение стволовых клеток крови, полученных из крови пуповины детей и мезенхимальных стволовых клеток для лечения поражений головного мозга. Так, согласно незначительному количеству проведенных исследований, возможно применение стволовых клеток для лечения наследственной атаксии и аутизма.

В том числе, исследовалось применение стволовых клеток организма человека в борьбе с онкологическими заболеваниями. Уже проводятся значительное количество исследований по борьбе с наиболее часто встречающейся у детей опухолью головного мозга – медуллобластомой. В лечении многих онкологических заболеваний у детей с помощью стволовых клеток изначально наблюдается выраженный положительный эффект, однако существует высокая вероятность развития рецидива злокачественного образования.

Стволовые клетки у взрослых

Стволовые клетки взрослого человека впервые начали изучаться более 60 лет назад, в 1950 – х годах. Именно тогда исследователями было обнаружено, что в костном мозге стволовые клетки представлены двумя популяциями. Первая из них отвечала за формирование всех клеток крови человека (гемопоэтические), в то время как вторая популяции составляла костную строму – мезенхимальные стволовые клетки. В дальнейшем исследования распространились и на другие части тела.

В настоящее время проводится исследование возможности их использования в качестве лекарств от изнурительных и угрожающих заболеваний. Было выяснено, что стволовые клетки встречаются и в других тканях. Это вдохновило ученых на изучение процесса дифференцировки клеток с целью дальнейшего воспроизведения этого процесса в лабораторных условиях. Большой интерес вызывает применение стволовых клеток для восстановления функции поврежденных в результате травм и других патологических процессов, органов.

Известно, что некоторые типы стволовых клеток (прогениторных) могут дифференцироваться в разные ткани, что очень сильно зависит от внешних условий. В связи с этим многие ученые надеются, что, получив контроль над этим процессом дифференциации в лабораторных условиях, стволовые клетки можно будет использовать для лечения значительного количества заболеваний.

Стволовые клетки у пожилых

Стволовые клетки у пожилых

В ходе многочисленных исследований, было замечено, что с возрастом функция стволовых клеток значительно ухудшается, что и становится причиной прогрессирующего нарушения репарации тканей. Также это является одной из основных причин увеличения вероятности развития онкологических заболеваний в пожилом возрасте. На ухудшение функции стволовых клеток значительное влияние также оказывают хронические заболевания (например, сахарный диабет).

Основной теорией, объясняющей нарушение функции стволовых клеток с возрастом, является накопление повреждений ДНК. Как правило, в процессе жизнедеятельности происходит естественное повреждение молекул ДНК в ядре и митохондриях клеток. Это происходит как при появлении ошибок во время деления клеток, так и во время их обычного функционирования (например, при возникновении радикалов). Таким образом, ядерная ДНК вносит вклад в старение организма путем увеличения апоптоза или нарастания дисфункции клеток тканей.

Как правило, основной интерес применения стволовых клеток у людей пожилого возраста связан с лечением хронических заболеваний, сопряженных с прогрессирующей потерей клеток (различные разновидности застойной сердечной недостаточности, мозговые дегенеративные болезни и саркопения).

Так, в настоящее время изучается возможность применения стволовых клеток при нейродегенеративных процессах в ЦНС (например, при болезни Паркинсона). Также возможно их применение у лиц с травматическим повреждением спинного мозга, где стволовые клетки должны восполнить дефицит поврежденной нервной ткани.

Кроме того, изучается возможность пересадки стволовых клеток в поврежденные ткани при болезнях, сопряженных с поражением миокарда или эндокринных органов (например, поджелудочной железы).

Какие бывают стволовые клетки организма

Стволовые клетки организма имеют такое свойство, как потентность – способность к воспроизведению разных видов клеток. В соответствии с потентностью, выделяют клетки:

  • тотипотентные (дифференцируются эмбриональные или экстраэмбриональные ткани);
  • плюрипотентные (могут быть источником практически всех видов тканей и являются потомками тотипотентных);
  • мультипотентные (могут стать источником любых тканей в составе одного из зародышевых листков – эктодермы, мезодермы и энтодермы).

Стволовые клетки, в зависимости от способа их получения, бывают:

  • эмбриональными;
  • фетальными;
  • постанатальными.

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки составляют основу эмбриобласта, который имеется у зародыша на стадии эмбриона. Эти клетки относятся к плюрипотентным. У них имеется важная особенность, в соответствии с которой у эмбриональных клеток имеется преимущество перед д