Со стволовыми клетками - родоначальницами всех клеток организма - связаны многие надежды медицины. Эти клетки, не имеющие выраженной специализации, способны многократно делиться и созревать, превращаясь в компоненты крови и клеточные элементы самых разных тканей - от мышечной и хрящевой до жировой и нейрональной.
В организме взрослого человека стволовых клеток немного и с возрастом становится еще меньше. Больше всего их в костном мозге, и именно с трансплантации костного мозга начинается история успешного применения стволовых клеток в медицине.
Впервые пересадку костного мозга пациенту с лейкемией провел американский врач Дон Томас в 1969 году, за что в 1990-м был удостоен Нобелевской премии. Фактически при такой процедуре происходит замена всех элементов кроветворной системы: собственные кроветворные клетки больного уничтожаются химическими или радиационными средствами, а гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки, содержащиеся в пересаженном костном мозге, дают начало новым здоровым элементам крови. С тех пор этот метод лечения лейкозов получил широкое распространение.
Технология трансплантации хорошо отработана. Сегодня главная задача - найти донора, чьи клетки будут совместимы с организмом пациента. В США и других развитых странах существует целая армия доноров - 6-7 миллионов здоровых людей, которые прошли специальное обследование и согласились в случае необходимости отдать часть своего костного мозга тому, кто будет в этом нуждаться. Но даже при наличии такого огромного числа потенциальных доноров подобрать совместимый костный мозг непросто, и значительная часть больных лейкозом умирает, так и не дождавшись трансплантации.
Вполне правомерный вопрос: есть ли альтернатива пересадке костного мозга? Стволовые клетки, пригодные для клинического использования, можно получать, например, из жира, удаляемого при липосакции, или из крови пациента, а также из крови, остающейся после родов внутри пуповины и плаценты. Именно пуповинную кровь специалисты считают наиболее удобным, безопасным, можно даже сказать, универсальным источником стволовых клеток.
В Институте экспериментальной кардиологии Российского кардиологического научно-производственного комплекса исследование клеток пуповинной крови проводится уже несколько лет. Директор института, член-корреспондент РАН Владимир Николаевич Смирнов убежден, что пуповинная кровь - материал уникальный и очень перспективный для клеточной терапии.
Концентрация стволовых клеток в пуповинной крови несколько ниже, чем в костном мозге, но зато это клетки новорожденного - молодые, не исчерпавшие своего потенциала. А потому они быстрее приживаются, более активно начинают восстанавливать систему кроветворения. У них очень высокая способность к размножению и дифференцировке (превращению в клетки других видов), причем разнонаправ ленной. Среди стволовых клеток пуповинной крови много так называемых наивных Т-лимфоцитов, то есть "необученных", проще говоря, еще не знающих, против чего им бороться. Такие клетки при введении в организм не должны вызывать отторжения. Поэтому трансплантацию пуповинной крови можно проводить и при частичной тканевой несовместимости.
Использование стволовых клеток пуповинной крови не вызывает никаких этических возражений, но это не единственное их преимущество перед эмбриональными клетками. Дело в том, что пуповинные клетки - отнюдь не "младенцы". "Эмбриональные и взрослые клетки отличаются набором рецепторов на внешней мембране, то есть "говорят" на разных языках, - поясняет В. Н. Смирнов. - Эмбриональ ные клетки, образно говоря, первоклашки, а пуповинные - уже взрослые, студенты. И задачи у них разные: взрослые клетки обеспечивают функционирование системы, а эмбриональные эту систему создают. Можно провести такое сравнение: клетки эмбриональные - те, кто строит дом, взрослые - те, кто его эксплуатирует". Неспособность эмбриональных клеток понимать сигналы взрослого окружения может привести к тому, что их развитие пойдет по неправильному пути и образуется опухоль. С клетками пуповинной крови этот риск гораздо меньше.
Стволовые клетки условно разделяют на гемопоэтические и мезенхимальные - те, что дают начало соединительной ткани, сосудам, гладким мышцам. Основную массу стволовых клеток пуповинной крови составляют гемопоэтические клетки. Но есть там и клетки - предшественники эндотелия, способные формировать стенки сосудов и капилляров.
Недавно в исследованиях, которые провел доктор биологических наук Юрий Аскольдович Романов, установлено, что в стенке пуповины, в так называемом Вартоновом геле, тоже имеются стволовые клетки. И что особенно интересно - эти клетки обладают спонтанной способностью превращаться в нейроны. Некоторое количество клеток с нейрональной ориентацией есть и в самой пуповинной крови.
"Давайте немного пофантазируем, - предлагает В. Н. Смирнов. - Если смешать клетки-предшественницы кровеносных сосудов и клетки, которые почти готовы стать нейронами, то получится очень подходящая смесь для лечения инсультов. Ведь при инсультах, во-первых, нужно восстановить кровоток вокруг места повреждения - гематомы, а во-вторых, воссоздать нейроны, чтобы поддержать функции мозга. В модельных экспериментах на животных показано, что процесс восстановления идет, даже если вводить просто пуповинную кровь, а не смесь стволовых клеток".
Способность стволовых клеток пуповинной крови превращаться в нейроны подтверждает успешный клинический эксперимент южнокорейских ученых, сообщение о котором появилось в конце ноября 2004 года. Тридцатисемилетняя женщина, которая из-за травмы позвоночника в течение 19 лет была прикована к инвалидному креслу, вновь обрела возможность ходить. Восстановить поврежденный участок спинного мозга пациентки удалось благодаря пересадке стволовых клеток, выделенных из пуповинной крови.
Мезенхимальные клетки обладают крайне важным свойством - они подавляют реакцию иммунной системы на свое присутствие. Если в культуре смешать мезенхимальные клетки и Т-лимфоциты, то последние потеряют часть рецепторов иммунной системы и перестанут отвечать на присутствие "чужака". Поэтому есть шанс использовать для лечения не только собственные стволовые клетки, но и чужие (аллогенные), не добиваясь полной совместимости. "Такой подход наиболее перспективен для лечения органов, которые отделены от организма внутренним барьером, - считает Владимир Николаевич Смирнов. - Это, прежде всего, мозг, защищенный гематоэнцефалическим барьером, а также суставные хрящи. Суставная сумка достаточно хорошо изолирована от окружающих тканей, а значит, иммунная система там не всевластна. И это позволяет надеяться, что для восстановления хряща могут подойти чужие мезенхимальные стволовые клетки. Не исключено, что это можно будет делать достаточно просто - путем инъекций в суставную сумку. А если удастся наладить технологию выращивания таких клеток в культуре, то из образца, взятого от одного донора, можно будет производить материал для лечения десятков пациентов. Как только появляется возможность вводить чужие клетки, не требующие специального подбора, получается препарат - как лекарство в аптеке".
Сейчас стволовые клетки пуповинной крови применяют для лечения более чем сорока заболеваний. Это не только лейкозы, но и некоторые болезни обмена, в том числе те, которые считаются несовместимыми с жизнью и приводят к смерти ребенка в раннем возрасте.
Процедура получения стволовых клеток пуповинной крови достаточно проста и безопасна для матери и ребенка. Во время родов пуповину пережимают специальными зажимами, и оставшаяся внутри кровь (ее объем составляет примерно 60-80 мл) стекает в шприц. Эту кровь в стерильных контейнерах доставляют в специализированную лабораторию, где образец подготавливают к замораживанию. В процессе подготовки из крови удаляют балластные элементы - эритроциты, зрелые лейкоциты, избыток плазмы. Параллельно проводят биохимические исследования, определяют характеристики, от которых зависит совместимость клеток при трансплантации. Кроме того, проверяют, не заражена ли кровь бактериями или вирусами. До окончания такого обследования замороженные образцы держат на "карантине", отдельно от остальных. Современные криогенные технологии позволяют сохранять клетки при низкой температуре практически неограниченное время. Уже доказано, что более 95% клеток остаются жизнеспособными после 15 лет хранения в жидком азоте при температуре -196оС.
Первый банк для хранения пуповинной крови был организован в Нью-Йорке десять с небольшим лет назад. Сейчас в мире насчитывается около сотни банков (только в США их более 30), в которых хранится более 400 тысяч образцов. Значительная часть этих банков именные, принимающие на хранение пуповинную кровь конкретного ребенка. Такой "банковский вклад" можно считать персональной биологической страховкой на случай, если самому ребенку либо его ближайшим родственникам: брату, сестре, родителям - понадобятся стволовые клетки для пересадки. Услуга эта платная, и именной образец пуповинной крови - собственность родителей малыша.
В дополнение к именным банкам в США и других странах организуются банки-регистры клеток пуповинной крови, которые пополняются за счет безвозмездного донорства. Национальные банки-регистры необходимы, прежде всего, для того, чтобы найти замену донорам костного мозга. При наличии примерно полумиллиона безымянных образцов, полностью обследованных, проверенных, оттипированных, можно будет помогать практически любому пациенту, уже не забирая костный мозг у доноров, а извлекая соответствующий образец из хранилища, что неизмеримо проще. В США ежегодно происходит примерно 4 миллиона родов, что дает возможность собрать полмиллиона образцов в обозримый период. Для этих целей из американского бюджета выделяется по 1000 долларов на каждый образец. И теперь задача американских врачей - убеждать родителей, которые не хотят сдавать именной образец для своего ребенка, разрешить использовать пуповинную кровь безымянно, с тем чтобы она помогла кому-то другому.
В России первый банк, принимающий на хранение именные образцы пуповинной крови, появился в 2002 году на базе Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии Российской академии медицинских наук. Сейчас организовано еще несколько таких банков.
"Нашей стране необходима государственная программа по созданию национального регистра стволовых клеток, аналогичная той, что проводится в США, - считает Владимир Николаевич Смирнов. - Для того чтобы банк - не именной, а безымянный - имел практическое значение, нужно по крайней мере 30 тысяч образцов. Тогда вероятность нахождения подходящих по всем параметрам стволовых клеток будет достаточно высокой, чтобы реально помогать значительному числу больных. Учитывая, что только в Москве происходит от 80 до 110 тысяч родов в год, за несколько лет вполне можно собрать необходимое количество образцов пуповинной крови. Если мы этого не сделаем, нам придется покупать такую кровь за рубежом и платить по 20-25 тысяч долларов за порцию - почти столько же, сколько за костный мозг, взятый у донора. Среднему гражданину России это не по карману".
На сегодняшний день в мировой клинической практике насчитывается уже более трех тысяч случаев трансплантации пуповинных стволовых клеток вместо клеток костного мозга. До последнего времени пуповинную кровь использовали главным образом для лечения детей. Для пересадки взрослому человеку такого количества стволовых клеток, которое содержится в порции крови, извлекаемой из одной пуповины, не всегда достаточно. Но оказалось, что, если подобрать два или даже три близких по типу образца, их можно смешать и ввести взрослому человеку. Это сразу расширяет поле применения стволовых клеток пуповинной крови.
Один из вдохновителей и горячих сторонников идеи создания банков пуповинной крови в России - член-корреспондент РАМН Валерий Григорьевич Савченко. В Гематологическом научном центре Российской академии медицинских наук, где он руководит отделением трансплантации костного мозга, пересадкой стволовых клеток занимаются более 20 лет.
"В России практически нет доноров костного мозга, - говорит он. - Поэтому сейчас, когда появилась технологическая возможность использовать клетки пуповинной крови для лечения не только детей, но и взрослых, надо это делать. Больные лейкозом - заложники биологии; часть популяции неизбежно подвержена подобным заболеваниям, и на месте этих людей может оказаться любой из нас. Современная медицина дает пациентам шанс выжить, и нельзя их лишать этого шанса. Пуповинная кровь - реальная альтернатива костному мозгу, поэтому нужно создавать и всячески поддерживать банки для ее хранения. Как только будет накоплено большое количество образцов, произойдет качественный скачок".
Вероятность того, что замороженные клетки понадобятся тому самому ребенку, из пуповины которого они получены, довольно низка. А вот для безымянных образцов она, напротив, высока, особенно, если считать не только лейкозы, которые лечат при помощи стволовых клеток уже сейчас, но и прибавить возможность потенциального применения - в кардиологии и онкологии. Пока что накопленная статистика по банкам стволовых клеток показывает, что в среднем востребованным оказывается каждый тысячный образец.
Применение стволовых клеток возможно на основе только хорошо отработанных технологий, эффективность которых доказана и подтверждена лицензией. "Лечение стволовыми клетками не такой простой вопрос, как кажется, - поясняет Валерий Григорьевич Савченко. - Например, при лечении лейкозов, прежде чем ввести донорские стволовые клетки, нужно освободить для них место, то есть уничтожить прежнее клеточное население - и больные клетки, и здоровые. И только потом, в "пустые квартиры", можно заселять новых "законопослушных" жильцов. Кроме того, пересаженным клеткам надо создать подходящие условия для роста, близкие к естественным. В противном случае либо начнется реакция отторжения, либо клетки станут размножаться неконтролируемо, формируя опухоль. К стволовым клеткам надо относиться, как к инструменту, с помощью которого можно создать "биологические костыли" и тем самым продлить жизнь больному. Например, очень перспективный метод лечения инсультов с помощью пуповинной крови, который пока опробован только на крысах, - это тоже не более чем попытка создать временный биологический протез, что-то вроде проволочного "жучка", которым заменяют перегоревшие пробки. Нейроны, образовавшиеся из донорских стволовых клеток, не сделают человека умнее, но свою электрическую функцию они выполнят. А это позволит пациенту начать двигаться, избежать потери мышечной массы и пролежней. Ведь при инсульте значительная часть пациентов умирает именно от последствий гиподинамии".
"Широко рекламируемые методики омоложения с помощью стволовых клеток к медицине никакого отношения не имеют, - подчеркивает Валерий Григорьевич. - Это миф, основанный на невежестве. Увлечение им пройдет, как прошло увлечение Чумаком и Кашпировским. К сожалению, мифы отвлекают общество от насущных проблем медицины. Есть реальные технологии (и трансплантация клеток пуповинной крови - одна из них), которые нужно развивать и тиражировать в регионах. Более того, технологии лечения серьезных заболеваний, например онкологических, следует рассматривать как национальное достояние. Вложение денег в медицину дает большую выгоду, но не в сиюминутном масштабе, а в долговременной перспективе".
Опубликовано в "Науке и жизни"
Белоконева О. Праматерь всех клеток. - 2001, № 10.
Гриневич В. Нервные клетки восстанавливаются. - 2004, № 4.
Смирнов В. Восстановительная терапия будущего. - 2001, № 8.
