Что такое medsovet.info? Федеральный медицинский информационный интернет-портал Подробнее
Раздел предназначен исключительно для медицинских и фармацевтических работников! Если Вы не являетесь медицинским и фармацевтическим работником - покиньте раздел! Условия использования
Данный справочно-информационный материал не является рекламой, не преследует целей продвижения товара, работ, услуг или иного объекта на рынке.
∗ ∗ ∗

Гемопоэтические стволовые клетки и преимущества трансплантации пуповинной крови

Опубликовано: 17 апреля 2017 в 12:59

Применение клеточных технологий кажется безграничным. Однако этические соображения и нормы уже сейчас ставят барьеры на пути ее развития. Клеточные технологии могут привести к пониманию развития и дифференцировки клеток. Они могут дать понять, как и почему развиваются определенные ткани, почему возникают заболевания и как их лечить. Уже сегодня возможно клонирование отдельных тканей и даже организмов. Применение стволовых клеток необходимо рассматривать с научной, этической и юридической точек зрения. Изучение стволовых клеток началось в начале XX столетия, в начале 50–60-х годов уже получали стволовые клетки из костного мозга. Выделенные клетки могут давать начало многим тканям. В 80-е годы в лабораторных условиях были получены клеточные линии стволовых клеток мыши. Эту методику использовали для получения стволовых клеток человека. Из-за проблем, связанных с выделением и культивированием стволовых клеток человека, это удалось сделать только в конце 90-х годов.

Стволовые клетки — это неспециализированные клетки (в отличие от клеток, из которых состоят мышцы, мозг и т. д.). Они способны делиться в течение долгого времени, причем в результате каждого деления образуются две идентичные клетки. Важное свойство стволовых клеток — то, что они способны к дифференциации в специфические типы клеток, такие как клетки сердечной мышцы, мозга, печени, крови. Стволовые клетки определяются в жировой ткани. Эмбрион состоит из стволовых клеток, которые при делении и дифференциации превращаются в специализированные клетки и ткани, поэтому все клетки и ткани организма развивались из стволовых клеток. Клетки однодневного эмбриона способны дифференцироваться в любой из около 220 типов клеток, образующих человеческое тело. Во взрослом организме небольшое число стволовых клеток присутствует во всех органах, выполняя функцию репарации поврежденных и больных тканей. Чем моложе организм, тем больше запас стволовых клеток, и, соответственно, восстановительный потенциал. Кроме восстановления утраченных функций органов и тканей, стволовые клетки способны тормозить неконтролируемые патологические процессы, такие как воспаления, аллергии, онкологические процессы, старение.

Предполагается, что использование в медицине стволовых клеток даст возможность успешно бороться с заболеваниями, сейчас считающимися неизлечимыми.

Перспективы клеточных технологий

Перспективы применения клеточных технологий во многих областях медицины, включая трансплантацию органов, испытание лекарственных препаратов, лечение и  восстановление поврежденных тканей, очень заманчивы и близки, но до начала полного использования потенциала клеточных технологий необходимо разрешить следующие проблемы:

  • cтволовые клетки должны быть доступны в достаточных количествах;
  • дифференциация стволовых клеток должна быть строго направленной и специфичной;
  • стволовые клетки должны быть жизнеспособны в организме реципиента;
  • после трансплантации стволовые клетки должны быть способны интегрироваться в ткани реципиента;
  • трансплантант должен функционировать в течение всей жизни реципиента;
  • трансплантация не должна наносить какого-либо вреда реципиенту (включая иммунную реакцию отторжения).

Пока неизвестно, универсальны ли соматические стволовым клетки в той же мере, что и эмбриональные, особенно при лечении болезни Паркинсона и диабета. Также замечено, что наращивать большие количества соматических стволовых клеток гораздо сложнее, чем эмбриональных, и есть опасение, что соматические клетки со временем утрачивают свой потенциал.

Терапия с применением стволовых клеток

Проведение терапии стволовыми клетками стало настоящей сенсацией в лечении многих тяжелейших заболеваний. Успехи современной терапии злокачественных заболеваний во многом связаны с этим быстро развивающимся направлением.

Стволовые клетки могут быть использованы для получения или тканей, или целых органов, специально адаптированных под будущих реципиентов. Заместительная клеточная терапия при болезнях Альцгеймера и Паркинсона также, как при многих формах паралича и ранее неизлечимых аутоиммунных заболеваниях — это наиболее актуальные направления исследований. Трансплантация стволовых клеток крови является альтернативой трансплантации костного мозга, и в ряде случаев имеет перед ней преимущества (например, аутотрансплантация при химиотерапии или радиационном поражении).

В настоящее время значительно возрос интерес к пуповинной крови (ПК) как к альтернативному источнику репопулирующих гемопоэтических клеток, пригодному для трансплантации. Впервые трансплантация стволовых клеток, полученных из пуповинной крови сестры (сиблинга), была произведена в 1988 г. шестилетнему ребенку, страдающему анемией Фанкони. К настоящему времени по всему миру произведено более 2000 неродственных и более 400 родственных трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови как детям, так и взрослым. Использование пуповинной крови для трансплантации имеет ряд преимуществ по сравнению с другими источниками гемопоэтических стволовых клеток:

  1. Сбор пуповинной крови — безопасная, технически легко выполнимая процедура, не представляющая угрозы для здоровья матери или новорожденного и не требующая общей анестезии при сборе.
  2. Образцы пуповинной крови, находящиеся на длительном хранении в криобанках, типированы по HLA-системе и могут быть сразу использованы для трансплантации. Таким образом, исключаются задержки, возникающие при поиске, сборе и типировании костного мозга донора, которые могут быть фатальными для больных злокачественными заболеваниями крови.
  3. Увеличивается вероятность подбора гемопоэтической ткани редких HLA-типов для трансплантации представителям этнических меньшинств.
  4. Значительно снижается риск передачи некоторых латентных инфекций, передаваемых трансмиссивным путем за счет тщательного обследования образцов ПК и доноров.
  5. Многими авторами отмечена эффективность использования частично совместимых по HLA-системе трансплантатов.
  6. Частота развития и тяжесть течения «реакции трансплантат против хозяина» при трансплантации гемопоэтических стволовых клеток пуповинной крови ниже, чем при трансплантации костного мозга.
  7.  Появляется недорогая форма биологического страхования жизни в связи с возможностью использования клеток пуповинной крови в качестве аутологичного трансплантата.

Принципиальным недостатком пуповинной крови можно считать малое количество гемопоэтических клеток, получаемых при единичной заготовке, а также невозможность повторного сбора.

Поэтому основными задачами при заготовке пуповинной крови являются: максимальный забор пуповинной крови; максимальное выделение ядросодержащих клеток из ПК.

С 1988 г. более 3000 реципиентов со злокачественными и незлокачественными генетическими заболеваниями получили трансплантаты гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и клеток-предшественников пуповинной крови. Очевидное преимущество пуповинной крови как источника трансплантабельных аллогенных ГСК заключается в более редкой встречаемости болезни «трансплантат против хозяина» по сравнению со стволовыми клетками костного мозга. Это позволяет использовать пуповинную кровь с большей степенью несоответствия по антигенам системы HLA, чем обычно принято для трансплантации костного мозга.

Содержание и пролиферативная способность ГСК пуповинной крови выше по сравнению с костным мозгом, ограниченное число СК в объеме крови, получаемом из пуповины индивидуального донора, затрудненность их самопрограммирования на дифференцировку обуславливают замедленное их приживление в организме реципиента. Попытки увеличить число пуповинных ГСК путем размножения ex vivo не привели к значимому улучшению клинических результатов [Jaroscak J. et al., 2003], так как при этом происходит потеря функции ГСК [McNiece I. et al., 2002].

Клетки-предшественники или ГСК пуповинной крови находятся в медленной стадии клеточного цикла (G0/G1). Они быстро отвечают на митогенные сигналы ростовых факторов, таких как GM-CSF, M-CSF, G-CSF, Еро, TPO, SCF и FL. SCF и FL активируют соответствующие тирозинкиназные рецепторы c-Kit и FLt-3 и действуют синергически со многими другими ростовыми факторами, усиливая пролиферацию ГСК пуповинной крови.

Микст ранне- и поздноактивирующих ци токинов (SCF, TPO, G-CSF и IL-3) незначительно усиливает экспансию ранних (CD34+CD38–) и поздних (CD34+) ГСК из пуповинной крови. Это связано, с тем, что поздноактивирующие цитокины направляют культивируемые клетки в основном к ускоренной дифференцировке, тогда как комбинация только раннеактивирующих цитокинов (SCF, TPO, IL-6 и FLt-3L) вызывает более сильную и более продолжительную экспансию обеих субпопуляций предшественников, что важно для быстрого приживления клеток после трансплантации.

Онкостатин М — цитокин, продуцируемый Т-клетками субпопуляции Th1, регулирует гомеостаз клеток-предшественников. Интерлейкин 20 (IL-20) усиливает пролиферацию мультипотентных клеток-предшественников костного мозга и пуповинной крови в присутствии SCF и Epo in vitro [Liu L. et al., 2003], действуя через рецепторы IL-20-RI и IL-20-RII и транскрипционный фактор Stat3.

Помимо влияния на клеточную пролиферацию, цитокины оказывают антиапоптозное действие на ГСК и гематопоэтические предшественники. Одной из таких молекул является хемокин CXCL12/SDF1, который вовлечен в хоминг и мобилизацию ГСК [Broxmeyer H. E., 2004], усиливает экспансию ГСК пуповинной крови самостоятельно или синергически с другими факторами роста ГСК, активируя свой рецептор CXCR4. От баланса индукторов и супрессоров роста зависит выбор ГСК между пролиферацией и покоящимся состоянием, самообновлением и дифференцировкой.

Самообновление ГСК называют иначе асимметричным делением [Burns C. E., Zon L. I., 2002], при котором хотя бы одна из дочерних клеток сохраняет «стволовость» и плюрипотентность. Процесс сегрегации детерминант клеточной судьбы при делении зависит от поляризации и клеточного веретена. «Дочки» могут унаследовать одинаковое или очень разное клеточное содержимое, что исключительно важно для регуляции самообновления. Прогрессия клеточного цикла от метафазы к анафазе приостанавливается в момент сборки митотического веретена в точке MSAC (mitotic spindle assembly checkpoint) до тех пор, пока все сестринские хроматиды не расположатся надлежащим образом на метафазной пластинке и, следовательно, не установится плоскость деления и полярность, предопределяющие выбор клеткой дальнейшего поведения. Цитокины, которые влияют на пролиферацию и/или самообновление СК, действуют, как предполагается [Broxmeyer H. E., 2004], через модулятор циклинзависимых киназ клеточный белок p21cip1/waf1, вовлеченный в функционирование механизма MSAC.

В связи с вышеперечисленным, преимуществами трансплантатов пуповинной крови у геронтологических больных является:

  • повышенная пролиферативная способность;
  • снижение восприимчивости к посттрансплантационным инфекциям;
  • снижение риска развития и тяжести реакции «трансплантат против реципиента»;
  • большая доступность доноров.

Таким образом, подробное изучение молекулярных факторов и внутриклеточных сигнальных путей, через которые осуществляется регуляция функции ГСК и клеток-предшественников пуповинной крови, поможет найти способы усилить их экспансию in vitro без потери способности к мультипотентной дифференцировке и использовать их уникальные качества в целях трансплантации у геронтологических больных.

Источник:  Смолянинов А.Б.,  Обрезан А.Г.,  Адылов Ш.Ф. Гемопоэтические стволовые клетки и преимущества трансплантации пуповинной крови \\ Медицина XXI век. - № 3 (12). – 2008. – С. 20-27

АВТОРЫ МАТЕРИАЛА

ПОДЕЛИТЬСЯ

Смотрите также
28 марта 2017 в 14:46
Àльвеолярный протеиноз легких, или альвеолярный фосфолипопротеиноз, является редким заболеванием, характеризующимся накоплением в альвеолах и мелких дыхательных путях белковолипидного вещества с последующим нарушением газообмена в легких и развитием прогрессирующей дыхательной недостаточности.

КОММЕНТАРИИ

Ваше сообщение
Разрешеные форматы файлов: jpg, gif, png, zip, doc/docx, pdf.

Можно ли "победить" псориаз?
Псориаз — одно из самых распространённых кожных заболеваний. На Руси эта болезнь получила зловещее название "роза дьявола"...
Как оформить больничный лист
Как правильно оформить больничный лист, чтобы на работе не возникло никаких недоразумений и чтобы вы получили по нему деньги?