Стволовые клетки могут быть получены из периферической крови, из жира или из костного мозга пациента. Из периферической крови можно получить, в основном, гемопоэтические стволовых клеток. Процедура их выделения занимает 4-6 ч и требует специального оборудования. Пациенту делают укол, стимулирующий выброс в кровь стволовые клетки из костного мозга за несколько дней до процедуры. Обычно-это делается в специализированных гематологических клиниках при лечении некоторых болезней.
Получение стволовые клетки из жира начато недавно, но уже получены хорошие результаты. В костном мозге концентрация стволовые клетки наиболее высока, методики забора костного мозга и выделения из него двух типов С К давно и хорошо отработаны. Как гемопоэтические стволовых клеток, так и мезен-химальные стволовые клетки костного мозга могут быть размножены и затем возвращены пациенту.
Гемопоэтические стволовые клетки находятся в кроветворных органах и крови. Это клетки - предшественники зрелых клеток крови. Трансплантации костного мозга широко применяются в медицине, т. Костный мозг - одно из тех мест, где эти клетки содержатся, Для пересадки используют мозг от подходящего донора. Тем не менее, приходится подавлять иммунную систему пациента, чтобы пересаживаемая ткань стала «своей». Гораздо эффективнее и безопаснее было бы применять собственные гемопоэтические клетки. Развитие гемопоэтической стволовые клетки происходит следующим образом. В желточном мешке у эмбриона начинается гемопоэз, т. Е. Процесс образования, развития и созревания клеток крови, по мере развития эта функция переходит к печени плода, а затем к костному мозгу, в котором она сосредоточена в течение всей жизни.
Гемопоэтическая стволовые клетки дает тачало всем элементам кровд, заполняет другие гемо- и лимфопоэтические органы и, самовоспроизводясь, превращается 15 новые стволовых клеток. Она плюрипотентна. Одним из наиболее важных примеров взаимодействия гемопоэтических клеток является способность трансплантированных С К возвращаться в костный мозг. Такой процесс носит название «хоуминг». Благодаря росту и самообновлению стволовые клетки способны воспроизводиться. Основным маркером гемопоэтических стволовые клетки является СП34 - белок, присутствующий па их поверхности. Гемопоэтические стволовые клетки из пуповинной крови имеют большое преимущество перед такими же клетками из костного мозга и периферической крови. Во-первых, сам сбор пуповинной крови совершенно прост и не вызывает неприятных реакций. Этот сбор занимает всего минуту. Сбор же костного мозга проходит под общим наркозом и длится несколько часов. Клетки из пуповинной крови редко, в’отличие от их «собратьев» - костного мозга и периферической крови, отторгаются организмом, вызывая осложнения. Одно из основных преимуществ этого вида клеток состоит в том, что они намного моложе клеток из костного мозга. По способности к пролиферации (увеличению числа клеток какой-либо ткани вследствие их размножения) и формированию колоний при культивировании т уиго (способности формировать различные ростки кроветворения) стволовые клетки пуповинной крови значительно превосходят клетки из других источников.
Стандартная для трансплантации доза ядерных клеток пуповинной крови, равная 3-4?107 клеток/кг, содержит примерно столько же колониеобразующих единиц, сколько 3-5?108 клеток костного мозга или стимулированной периферической крови. При этом трансплантация выполняется при гораздо меньшем количестве вводимых общих лейкоцитов.
Содержание СБ34-положительных клеток в пуповинной крови, обычно не превышающее 0,5%, существенно ниже их концентрации в костном мозге или стимулированной крови. Доза же СВ34-положительных клеток пуповинной крови также примерно в 10 раз меньше дозы аналогичных."взрослых" клеток. Объяснение этому факту может быть только одно: клетки пуповинной крови менее дифференцированы («моложе») и обладают наивысшим потенциалом к росту и дифференцировке.
Стволовые клетки пуповинной крови имеют более высокий уровень степени развития антигенов, большую длину концевого участка хромосомы и более высокую активность теломераз фермента, который контролирует размер и количество теломеров хромосом. Сокращение длины теломеров является одним из признаков старения клеток. Это означает, что клетки пуповинной крови, введенные в организм реципиента, обладают большей способностью к длительному существованию.
Приведенные выше свойства стволовые клетки пуповинной крови крайне важны при разработке клинических протоколов их практического применения, хотя для полной реализации потенциала
стволовые клетки требуются дальнейшие углубленные исследования свойств этой уникальной клеточной разновидности.
По статистике, лишь каждый 4-й образец пуповинной крови содержит стволовые клетки в количестве, достаточном для трансплантации взрослому пациенту. Поэтому существуют ограничения применения стволовые клетки пуповинной крови. Ученые и практические врачи пытаются найти выходы из этого положения. Проводятся исследования по комбинированию (пулированию) нескольких совместимых образцов.
Другие пути получения стволовых клеток
Второй возможный путь получения стволовых клеток - размножение стволовые клетки и увеличение массы трансплантата.
При введении стволовые клетки непосредственно в костный мозг (а не внутривенно, как это обычно практикуется) они сразу оказываются в нужном микроокружении, а эффективность трансплантации значительно повышается. Но пока эксперименты проводятся только на животных.
Еще одним методом, способным существенно повысить число годных для трансплантации образцов пуповинной крови, является перфузия плаценты, т. Е. Промывка сосудов биологически активными веществами, физиологическими растворами крови или др. Жидкостей.
Можно также выделить подгруппу эмбриональных стволовых клеток, получаемых путем терапевтического клонирования. У пациента берут соматические клетки и удаляют из них ядра с генетической информацией. Затем берутся донорские яйцеклетки. Из этих яйцеклеток также удаляется ядро и на его место вводится ядро клетки ткани пациента, несущее его наследственную информацию. В лабораторных условиях она делится до стадии бластоцисты - раннего эмбриона, который на 4-7 день состоит из 30-150 клеток.
Современные медицинские технологии XXI века могут то, о чем даже не могли мечтать наши предки. Например, возможно распечатать на 3d-принтере часть имплантата межпозвонкового диска или сделать из специального пластика фрагмент, который идеально подходит пациенту. Но наш собственный организм уже содержит всю необходимую информацию о каждом веществе и каждой структуре, которая в нем когда-то существовала.Эта информация закодирована в генах и хромосомах, которые хранятся в ядре соматической клетки. Но человек так устроен, что «вытащить» ее оттуда в нужный момент не получается. Ядро клетки вовсе не похоже на хранилище чертежей при заводском конвейере. Только стволовые клетки организма могут запустить этот процесс. Наибольшая их часть активно действовала во время внутриутробного развития человека. Ведь эмбрион способен превратиться во взрослую особь с помощью простого деления пополам, и это продолжается некоторое время до начала специализации.
Стволовые клетки новорожденного содержатся в таком бесценном материале, как пуповинная кровь. Извлеченные оттуда, они по активности и способности специализации далеко обгоняют все, что находится в организме взрослых. Кроме этого, небольшой «запас» находится в пульпе выпавших молочных зубов. Стволовые клетки в зубах – это последний подарок малышу от природы на восстановление собственных тканей.
Затем, по мере формирования организма, стволовые клетки теряют свой «запал», и становятся нужными только там, где происходит постоянная наработка новых клеток в очень большом объеме. Эти новейшие стволовые клетки занимаются постоянным обновлением крови. Кровь – это уникальная, высокоспециализированная ткань, и производится она в красном костном мозге.
Стволовые клетки мозга являются единственными действующими в человеческом организме, который развился и стал взрослым. Более того, эти структуры остаются активными и не снижают своей «плодовитости» до самой смерти человека, производя колоссальное потомство.
Можно сказать, что стволовые клетки мозга являются бессмертными, но при этом они не просто воспроизводят свои копии, а способны к специализации. В зависимости от необходимости и нужных биохимических стимулов они способны превращаться в эритроциты, лейкоциты всех видов, тромбоциты.
Самыми главными являются полипотентные стволовые клетки . Их популяция поддерживается на небольшом количестве. Затем они, накапливаясь и делясь в очень больших количествах, постепенно приобретают нужную специализацию, превращаясь в полнофункциональные клетки крови.
Но такая «узкая специализация» привела к тому, что стволовые клетки мозга (красного костного) с большим трудом могут «вспомнить» прошлое, и превратиться, скажем, в нейроны или миокардиоциты. Вследствие этого возможности их трансплантации во многом ограничены.
Как это ни прискорбно, но кроме красного костного мозга, у взрослого человека взять стволовые клетки неоткуда. Природа не терпит пустоты, и эти структуры находятся только там, где идет интенсивное образование новых клеток. Любые анаболические процессы: заживление ран, созревание яйцеклеток в яичнике у женщин и сперматогенез у мужчин – по темпам далеко отстают от кроветворения.
Именно поэтому при необходимости, когда требуется пересадка стволовых клеток , для этого используются или собственные стволовые клетки из крови , или берутся аналогичные материалы у родственников. Конечно, трансплантация стволовых клеток родственников имеет меньшие шансы на успех. Представьте, что у вас дома кот ободрал обои, и вам нужно поменять небольшой кусок. Оригинальных остатков у вас нет, а в магазине вам предлагают очень похожие, но все – таки не те. Точно так же обстоит дело и с пересадкой стволовых клеток родственников, только вместо эстетического дискомфорта следует опасаться большего числа осложнений и меньшего клинического эффекта.
Зато бесценным источником куда более «сильных» клеток является пуповинная кровь и стволовые клетки в зубах (молочных).
Что же делать? Пользоваться при необходимости собственными стволовыми клетками мозга , хотя мы надеемся, что этот момент никогда не наступит. Но в наших силах обезопасить подрастающие поколения и сохранить здоровье еще нерожденным малышам. Для этого просто нужно организовать при родах взятие пуповинной крови , которая помещается в специальный банк стволовых клеток и хранится там при температуре жидкого азота до тех пор, когда она понадобится.
Если этот момент упущен, то можно получить стволовые клетки из молочных зубов ваших малышей и отправить их на длительное хранение. Банк стволовых клеток молочных зубов и пуповинной крови – это европейское изобретение. Банк стволовых клеток в Европе (один из лучших) находится во Франции, а также в княжестве Монако. Сделать шаг в правильном направлении поможет компания Кофранс (Cofrance SARL), работающая с ведущим в Европе биологическом банком стволовых клеток.
Узнать подробности вы можете на сайте фирмы, поскольку компания имеет сервис для обслуживания русскоговорящих клиентов. Ведь альтернативы сохранить здоровье и жизнь вашим детям и внукам в России с помощью клеточных технологий пока нет и не предвидится.
В настоящее время стволовые клетки применяются для лечения многих тяжелых болезней – иммунные и наследственные заболевания, при раке крови и других болезнях. Всего почти 90 различных болезней.
Немногие знают, что пуповинная кровь также богата стволовыми клетками. Акушеры настоятельно рекомендуют выполнить сбор этих клеток во время родов, поскольку для будущего ребенка это единственная возможность получить уникальное «лекарство» без вреда для собственного здоровья.
Дело в том, что в ней содержатся г , которые и используют для трансплантации детям и взрослым. Другими альтернативами получения этих клеток является костный мозг или периферическая кровь. По сравнению со сбором ПК, эти процедуры не являются на 100% безопасными для пациента, а в случае поиска неродственного донора процесс может затянуться на месяцы, а время на лечение, к сожалению, всегда ограничено. Гемопоэтические стволовые клетки, выделенные из ПК при рождении, самый эффективный, безопасный и экономичный способ получить страховку для защиты здоровья ребенка и всей семьи.
Огромным преимуществом такой биостраховки для человека является неограниченный срок ее действия и большая перспективность в будущем.
Огромным преимуществом такой биостраховки для человека является неограниченный срок ее действия (клетки хранятся при особых средовых и температурных условиях) и большая перспективность в будущем.
Многочисленные клинические исследования регулярно изучают особые свойства клеток для новых болезней и доказывают свою эффективность. Так, недавние исследования американских ученых доказывает, что имеет эффективность и может войти в практику трансплантологии уже в ближайшие годы. Кроме того, исследуется возможность – не менее важного источника СК. И это лишь пример конкретного заболевания. В настоящее время, по всему миру исследуется возможность эффективного использования ПК для регенеративной медицины – в лечении диабета, цирроза печени и других заболеваний.
Человеческий организм содержит примерно 50 миллиардов стволовых клеток, которые регулярно обновляются. С годами количество таких живых «кирпичиков» сокращается -- для них находится всё больше работы, а заменить их некому. Как видно из графика, у новорожденного ребенка СК в большом количестве 1х10 000, а угасать они начинают уже в подростковом возрасте 1х100 000, на графике мы видим очень резкий перепад, а в 80 лет их остается совсем чуть-чуть 1х2000 000. Более того, стволовые клетки немолодого индивидуума уже не так универсальны -- в клетки крови они превратиться еще могут, а в нервные -- уже не в силах.
Заменить ветхие клетки организма, чтобы продолжить активную жизнь, помогает искусственное внесение стволовых клеток в организм. Уже сегодня ученые могут получать стволовые клетки, культивировать и направлять их по «нужному пути». Достижения в области клеточной медицины делают возможности терапевтического использования стволовых клеток практически безграничными. Появилась реальная надежда на излечение огромного количества самых разнообразных заболеваний.
Какие же источники стволовых клеток используются в этих целях сегодня? «Спасение утопающих -- дело рук самих утопающих», поэтому человек может стать донором стволовых клеток для себя самого. Наибольшее их количество находиться в костном мозге таза. Стромальные стволовые клетки извлекаются оттуда при помощи пункции. Затем, в лабораторных условиях особым образом их мобилизируют, наращивают и вводят обратно в организм, где при участии специальных сигнальных веществ, они направляются к «больному месту». Следует отметить, что даже из одной единственной стромальной клетки можно вырастить колонии. И уж совсем невероятная метаморфоза -- стромальные стволовые клетки могут настолько «забыть» о своем костном мозговом происхождении, что под влиянием определенных факторов превращаются в нервные клетки или клетки сердечной мышцы.
Рисунок 1
Как показано на графике, с каждым днем стромальные клетки все больше меняют свою специализацию и уже через 2 недели после добавления специального сигнального вещества в культуру стромальных клеток, они уже на 80% состоят из нейронов. 90% стромальных клеток, введенных в зону инфаркта, полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы, восстанавливая функции миокарда практически полностью. Однако стромальные клетки взрослого организма обладают ограниченной функциональностью, то есть их возможная тканевая специализация в той или иной степени лимитирована. Помимо этого все стволовые клетки взрослого человека каталогизированы и снабжены специальным штампиком: «моё». Так что донорство в этой области чревато возникновением противостояния, называемого «трансплантат -- против хозяина».
Вторым источником стволовых клеток является пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка. Эта кровь очень богата стволовыми клетками. Взяв эту кровь из пуповины ребенка и поместив в криобанк, стволовые клетки в дальнейшем можно использовать для восстановления практически любой ткани и органа этого индивидуума. Возможно также использовать эти стволовые клетки для лечения других пациентов при условии их совместимости по антигенам. Американские ученые получили стволовые клетки из человеческой плаценты (там, их количество в 10 раз больше, чем в пуповинной крови), которые способны преобразовываться в кожные, кровяные, мышечные и нервные клетки. Однако, создание хранилища для пуповинной крови и плацентарного материала -- занятие дорогостоящее. В мире всего насчитывается более двухсот криобанков. Большинство таких, конечно же, находится в США и Канаде. На втором месте - Европа. Есть подобные хранилища в Австралии, Израиле, Японии, Сингапуре, Тайвани, ЮАР, Бразилии, а также в странах СНГ. В России сейчас насчитывается 11 учреждений. В Украине - четыре.
Рисунок 2
Источником другого вида стволовых клеток -- фетальных стволовых клеток, является абортивный материал 9--12 недели беременности. Этот источник на сегодняшний день используется наиболее часто. Но как видно на графике, в России число абортов с каждым годом уменьшается, из этого можно сделать вывод, что скоро этот источник скорее всего изживет себя. Помимо этических и юридических трений, фетальные клетки иногда могут вызвать отторжение трансплантата. Кроме того, использование непроверенного абортивного материала чревато заражением пациента вирусным гепатитом, СПИДом и т.д. Если же проводить диагностику материала на вирусы, увеличивается себестоимость метода, что, в конечном итоге, приводит к росту стоимости самого лечения.
Рисунок 3
Источником стволовых клеток может быть слизистая оболочка носоглотки. В ней преобладают частично специализировавшиеся стволовые клетки, способные превращаться в клетки нервной ткани -- нейроны и клетки глии. Эти клетки пригодны для лечения заболеваний головного и спинного мозга. Однако, применяемость этих клеток для замены иных, чем нервные, требует дальнейших исследований. Помимо этого, выделение и хранение данного материала достаточно трудоемки.
Мезенхимальные стволовые клетки содержатся в жировой, хрящевой, мышечной тканях. В настоящее время весьма перспективным является выделение этих клеток из жировой ткани, полученной при липосакции.
И, наконец, еще одним источником стволовых клеток является бластоциста, которая формируется к 5--6 дню оплодотворения. Это эмбриональные стволовые клетки. Они наиболее универсальны, по сравнению со стволовыми клетками взрослых людей, и способны дифференцироваться абсолютно во все типы клеток организма. Положительной стороной использования этих универсальных стволовых клеток следует считать тот факт, что в них отсутствует штампик «моё»: клетки как бы никому не принадлежат и не выполняют никаких специальных функций, а потому при введении не возникает реакция отторжения. Даже, если эмбриональные стволовые клетки взяты от другого организма, они не отторгаются, поскольку на их поверхности еще нет антигенов гистосовместимости.
Сегодня о стволовых клетках слышали, наверное, все. Но вокруг этой темы ходит столько домыслов и слухов, что очень трудно отделить правду от небылиц. Попробуем разобраться, чем нам могут помочь стволовые клетки и зачем надо их сохранять.
Что такое стволовые клетки?
Стволовые клетки - это предшественницы клеток, из которых формируются все органы и ткани человека. Когда происходит зачатие, то в течение первого месяца живой комочек - эмбрион - состоит только из стволовых клеток. Они самые сильные, но использовать их нельзя - такой запрет наложен правительствами всех стран мира.
Стволовые клетки в небольших количествах содержатся в костном мозге и жировой ткани человека. Причем, с возрастом их количество уменьшается, а качество ухудшается. Ученые научились выделять такие клетки из костного мозга и использовать для лечения болезней. Но оптимальный источник стволовых клеток - это кровь, находящаяся в плаценте и пуповине новорожденного. Именно в ней концентрация стволовых клеток максимальная.
Как получают стволовые клетки?
Стволовые клетки можно выделить из костного мозга человека и увеличить их количество - откультивировать. А можно получить их из пуповинной крови или пупочного канатика , причем такая возможность имеется только в момент рождения ребенка.
Как это происходит? Как только малыш родился и его отдели от пуповины, доктор, принимающий роды, вставляет в пуповинную вену иглу, и оттуда самотеком в пакет со специальным веществом против свертываемости крови выходит от 50 до 250 мл крови, которая на 3-5 % состоит из мощных и сильных стволовых клеток. После того, как отошел послед, акушерка отрезает 10-20 см пупочного канатика и помещает его в специальную укладку, которая доставляется в лабораторию банка стволовых клеток.
Как видите, процедура забора стволовых клеток пуповинной крови и пупочного канатика совершенно безболезненна и абсолютно безопасна как для мамы, так и для малыша. Ее можно проводить как при естественных родах, так и при кесаревом сечении.
Затем в течение 4-6 часов биоматериалы доставляют в лабораторию. Здесь их обрабатывают , замораживают и помещают на хранение. Стволовые клетки пуповинной крови или пупочного канатика, замороженные с соблюдением определенных условий, могут храниться при крайне низких температурах десятки лет.
Зачем нужно сохранять стволовые клетки?
Сегодня медицина многое умеет, но есть болезни, перед которыми традиционные методы лечения сказываются бессильными. И вот тогда могут помочь стволовые клетки. Во многих случаях они способствуют восстановлению крови, костного мозга, регенерации тканей после ран и ожогов. А при заболеваниях иммунной системы и крови трансплантация стволовых клеток - единственный радикальный метод терапии.
Одна из проблем данного метода - подбор стволовых клеток, подходящих конкретному пациенту. При именном хранении все заготовленные стволовые клетки пуповинной крови будут родными для вашего ребенка и идеально ему подойдут. А стволовые клетки пупочного канатика можно будет использовать для терапии всей семьи.
При каких заболеваниях могут помочь стволовые клетки?
На сегодняшний день стволовые клетки десятки лет во всем мире используются в комплексной терапии онкологических заболеваний крови, иммунодефицитов различной этиологии.
Применение стволовых клеток дало положительные результаты при лечении инсультов, инфарктов, сахарного диабета 1 типа и наращивании хрящевой ткани.
Список насчитывает более 80 заболеваний. К самым тяжелым и распространенным можно отнести:
- болезни крови (лейкоз) и злокачественные образования;
- сахарный диабет;
- заболевания сердца;
- инсульт и повреждение головного мозга;
- мышечные дистрофии;
- болезнь Паркинсона;
- болезнь Альцгеймера;
- рассеянный склероз;
- повреждения позвоночника;
- боковой амиотрофический склероз;
- системную красную волчанку;
- аутоиммунные заболевания;
- детский церебральный паралич;
- хронические гепатиты и циррозы печени.
Чем занимаются банки стволовых клеток?
Банки стволовых клеток обрабатывают и хранят образцы, содержащие стволовые клетки. Хранение стволовых клеток может быть общественным и именным. Образцами из общественного регистра может воспользоваться любой, кто нуждается в стволовых клетках. При именном хранении стволовыми клетками распоряжаются их владельцы. Так, стволовые клетки, выделенные из крови пуповины или пупочного канатика, принадлежат родителям ребенка. Но в этом случае они оплачивают услуги по их взятию, обработке и хранению.
Чем следует руководствоваться при выборе банка стволовых клеток:
✓ Сколько лет существует банк?
Чем больше лет банку, тем большую гарантию стабильности вы получаете, тем больший у сотрудников банка опыт по выделению, заготовке и хранению стволовых клеток.
✓ Имеет ли банк лицензию?
Банк обязательно должен иметь лицензию на забор, транспортировку и хранение стволовых клеток, выданную комитетом по здравоохранению.
✓ На базе какого учреждения находится банк?
Преимуществом для банка является его нахождение на базе медицинского учреждения или научно-исследовательского института. Во-первых, потому что в больницах существует автономная система электроснабжения. Во-вторых, здесь уже созданы условия, необходимые для работы с биологическим материалом.
Банк как и любое медицинское учреждение должен иметь круглосуточную охрану, ведь в банке находятся драгоценные образцы стволовых клеток, много уникального медицинского оборудования и базы данных.
✓ Каким оборудованием оснащены его лаборатории и хранилища?
На сегодняшний день существуют 3 аппарата, на которых могут быть выделены стволовые клетки: двойная центрифуга (полуавтоматизированный аппарат), аппараты Sepax (Швейцария) и Macopress (Франция) .
Наличие данных аппаратов является обязательным для успешной работы банка.
✓ Существует ли в банке система автоматического контроля криохранилищ?
Криохранилище банка должно быть оснащено системой IT-мониторинга криодьюаров, в которых хранятся образцы стволовых клеток. В любой момент времени сотрудники банка могут проверить температуру хранения образца и заполненность криодьюара. А также получить отчет о хранении образца за любой промежуток времени и сохранить на сервере для архива.
✓ Имеет ли банк собственную курьерскую службу?
Для оперативного забора пуповинной крови из родильного дома и скорейшего выделения образца стволовых клеток без потери их жизнеспособности, банк должен иметь курьерскую службу, сотрудники которой в любой момент могут забрать образец крови из роддома и доставить в банк.
✓ Проводит ли банк научные исследования в области клеточных технологий?
Очень важно, чтобы на базе банка была организована еще и научная работа, а также осуществлялось сотрудничество с ведущими НИИ и медицинскими учреждениями города.
✓ Есть ли у данного банка опыт успешного применения стволовых клеток пуповинной крови?
Не лишним будет запросить у бака статистику востребованности образцов и опыт применения стволовых клеток для лечения пациентов с различными заболеваниями.