Kmeňové bunky: mýty a realita

„Žiadna oblasť biológie pri svojom zrode nebola obklopená takou sieťou predsudkov, nepriateľstva a dezinterpretácie ako kmeňové bunky,“ hovorí. Člen korešpondent Ruskej akadémie lekárskych vied, odborný lekár bunkovej biológie Vadim Sergejevič Repin (Centrum pre lekárske a biologické technológie v Moskve).

Hoci pojem „kmeňová bunka“ bol zavedený do biológie už v roku 1908, táto oblasť bunkovej biológie získala v poslednom desaťročí dvadsiateho storočia status veľkej vedy. V roku 1999 časopis Science uznal objav kmeňových buniek za tretiu najdôležitejšiu udalosť v biológii po rozlúštení dvojitej špirály DNA a Programe ľudského genómu. Jeden z objaviteľov štruktúry DNA, James Watson, komentujúci objav kmeňových buniek, poznamenal, že štruktúra kmeňovej bunky je jedinečná, pretože pod vplyvom vonkajších pokynov sa môže zmeniť na embryo alebo na rad špecializovaných somatické bunky.

Kmeňové bunky sú skutočne progenitormi všetkých typov buniek v tele bez výnimky. Sú schopné samoobnovy a čo je najdôležitejšie, pri procese delenia tvoria špecializované bunky rôznych tkanív. Všetky bunky v našom tele teda vznikajú z kmeňových buniek.

Kmeňové bunky obnovujú a nahrádzajú bunky stratené v dôsledku akéhokoľvek poškodenia vo všetkých orgánoch a tkanivách. Sú určené na obnovu a regeneráciu ľudského tela od okamihu jeho narodenia. Veda práve začína využívať potenciál kmeňových buniek. Vedci dúfajú, že v blízkej budúcnosti z nich vytvoria tkanivá a celé orgány, ktoré pacienti potrebujú na transplantáciu namiesto darcovských orgánov. Ich výhodou je, že sa dajú vypestovať z pacientových vlastných buniek a nespôsobia odmietnutie.

Medicínske potreby takéhoto materiálu sú prakticky neobmedzené. Len 10-20 percent ľudí sa vylieči vďaka úspešnej transplantácii orgánov. 70-80 percent pacientov zomiera bez liečby na čakacej listine na operáciu. Kmeňové bunky sa teda v istom zmysle skutočne môžu stať „náhradnými dielmi“ pre naše telo. Na to však nie je vôbec potrebné pestovať umelé embryá - kmeňové bunky sú obsiahnuté v tele každého dospelého človeka.

Odkiaľ pochádzajú kmeňové bunky?

Podľa pôvodu sa kmeňové bunky delia na embryonálne, fetálne, kmeňové bunky pupočníkovej krvi a dospelých kmeňových buniek.

Zdrojom embryonálnych kmeňových buniek je blastocysta, embryo, ktoré vzniká do piateho dňa oplodnenia. Tieto kmeňové bunky sú schopné diferencovať sa na absolútne všetky typy buniek v dospelom tele. Tento zdroj kmeňových buniek má však svoje nevýhody. Po prvé, tieto bunky sú schopné spontánnej regenerácie do rakovinové bunky. Po druhé, svet ešte neizoloval bezpečnú líniu skutočne embryonálnych kmeňových buniek vhodných na klinické použitie.

Fetálne kmeňové bunky sa získavajú z potratového materiálu v 9-12 týždni tehotenstva. Okrem etického a právneho napätia je používanie netestovaného abortívneho materiálu spojené s komplikáciami, ako je infekcia pacienta vírusom herpes, vírusová hepatitída a dokonca aj AIDS. Ak je materiál diagnostikovaný na vírusy, zvyšuje sa cena metódy, čo v konečnom dôsledku vedie k zvýšeniu nákladov na samotnú liečbu, ktorá môže byť v určitých prípadoch veľmi účinná.

Zdrojom kmeňových buniek je aj placentárna pupočníková krv odobratá po narodení dieťaťa. Táto krv je veľmi bohatá na kmeňové bunky. Odobratím tejto krvi a jej umiestnením do kryobanky kmeňových buniek sa môže neskôr použiť na obnovu takmer akéhokoľvek tkaniva a orgánov, ako aj na liečbu akýchkoľvek chorôb, vrátane rakoviny. Počet kmeňových buniek v pupočníkovej krvi však nie je dostatočne veľký a ich efektívne využitie je možné len raz pre dieťa do 10 rokov.

Najdostupnejším zdrojom kmeňových buniek je ľudská kostná dreň, pretože koncentrácia kmeňových buniek v nej je maximálna. V kostnej dreni sú dva typy kmeňových buniek: prvým sú krvotvorné kmeňové bunky, z ktorých sa tvoria úplne všetky krvinky, druhým sú mezenchymálne kmeňové bunky, ktoré regenerujú takmer všetky orgány a tkanivá.

Prečo sú potrebné kmeňové bunky?

Ak má človek svoje vlastné kmeňové bunky, prečo sa potom po poškodení nezregenerujú samotné orgány? Dôvodom je, že ako človek vyrastá, počet kmeňových buniek katastrofálne klesá: pri narodení - 1 kmeňová bunka sa nachádza na 10 tisíc, vo veku 20 - 25 - 1 zo 100 tisíc, o 30 - 1 z 300 tisíc. Do 50. roku života zostáva v tele len 1 kmeňová bunka na 500 tisíc a práve v tomto veku sa zvyčajne objavujú ochorenia ako ateroskleróza, angína, hypertenzia atď. Vyčerpanie zásob kmeňových buniek v dôsledku starnutia alebo závažných ochorení, ako aj narušenie mechanizmu ich uvoľňovania do krvi zbavuje telo schopnosti účinnej regenerácie, v dôsledku čoho je životne dôležitá činnosť určitých orgánov. vyčerpaný.

Zvýšenie počtu kmeňových buniek v tele vedie k intenzívnej regenerácii a obnove poškodených tkanív a chorých orgánov v dôsledku tvorby mladých, zdravých buniek namiesto stratených. Moderná medicína už takú technológiu má – volá sa to bunková terapia.

Čo sa stalo bunkovej terapie

Ľudské telo sa vyvíja až do veku 25 rokov, potom začína proces starnutia, keď každý deň človek zaznamenáva na svojom tele nie práve najpríjemnejšie zmeny. Zmeny súvisiace s vekom na koži, zmeny v činnosti endokrinných a pohlavných žliaz, svalového tkaniva, imunitného a nervových systémov sú tiež spojené s depléciou kmeňových buniek. Na kompenzáciu tejto rezervy je potrebná bunková terapia. Zdraví ľudia nemusia začať udržiavaciu liečbu pred dosiahnutím veku 35 rokov. Naopak, zákrok sa odporúča každému, kto v akomkoľvek veku utrpel vážne ochorenie, úraz, popáleniny či otravu.

Ruská veda a medicína majú jeden z najlepších potenciálov v oblasti výskumu a aplikácie bunkovej terapie na svete. Prvé zamerané rešerše v oblasti kmeňových buniek kostná dreňľudský rozvoj sa začal ako výsledok metodologického prelomu, ktorý uskutočnil Alexander Jakovlevič Friedenstein v polovici 70. rokov dvadsiateho storočia. V jeho laboratóriu bola najskôr získaná homogénna kultúra kmeňových buniek kostnej drene. Po ukončení delenia sa kmeňové bunky vplyvom kultivačných podmienok premenili na kosť, tuk, chrupavku, svaly či spojivové tkanivo. Priekopnícky vývoj A.Ya Friedensteina si získal medzinárodné uznanie.

V súčasnosti je možné pomocou terapeutickej transplantácie kmeňových buniek liečiť alebo použiť ako sprievodnú terapiu celý rad ochorení - cukrovka, ateroskleróza, ischemická choroba srdca, chronické ochorenia kĺbov, staré úrazy, hepatitída a cirhóza pečene, autoimunitné ochorenia, Alzheimerova a Parkinsonova choroba, syndróm chronickej únavy.

Pomocou bunkovej terapie sa rýchlo hoja popáleniny, rany, vredy a jazvy na koži, vykonáva sa rehabilitácia po mozgových príhodách a traumatických poraneniach mozgu, realizuje sa komplexný regeneračný program (zlepšenie funkčných schopností tela a kvality života) mezoterapia tváre, rúk, problémových (ochabnutých) partií a celého tela. Bunková terapia sa používa ako udržiavacia terapia pre roztrúsená skleróza, sexuálne patológie a neplodnosť u mužov a žien, rakovina.

Samozrejme, použitie kmeňových buniek nie je všeliekom. Ich použitie v onkológii teda nevedie k vyliečeniu rakoviny. Existuje však množstvo unikátnych programov zameraných na rehabilitáciu pacientov počas remisie a prestávok medzi chemoterapeutickými kurzami. Pacienti podstupujúci tento kurz oveľa lepšie znášajú všetky procedúry, znižuje sa počet komplikácií a je možné procedúry opakovať skôr. Šanca na úspech sa tak výrazne zvyšuje. Okrem toho majú kmeňové bunky aj preukázaný protirakovinový účinok: brzdia rozvoj nádoru a aktivujú imunitný systém.

Ako prebieha bunková terapia?

Po vyšetrení a odbere testov je pacientovi ponúknuté darovanie krvi (kostnej drene), v ktorej je neustále prítomné určité množstvo kmeňových buniek. Moderné technológie umožňujú izolovať kmeňové bunky a potom tieto bunky výrazne pestovať v špeciálnom prostredí viac. Na konci kultivačného procesu je pacientovi predpísaný individuálny priebeh zavádzania natívneho bunkového materiálu. Celá liečba prebieha ambulantne a nevyžaduje zmeny zaužívaného rytmu života.

Na odber vlastného bunkového materiálu je potrebná punkcia kostnej drene. Príprava na zákrok, samotná procedúra odberu kostnej drene a oddych po nej trvajú 1,5 hodiny (samotná procedúra netrvá dlhšie ako 20 minút), po 7 dňoch musí pacient prísť k lekárovi na úvodnú injekciu a následne navštíviť ho na následné injekcie podľa vypracovanej grafiky.

Zavedenie bunkového materiálu je bezbolestný zákrok vykonávaný ambulantne za sterilných podmienok. Bunkový materiál sa môže podávať intravenózne, intramuskulárne, intraartikulárne, subkutánne a tiež vo forme aplikácií v závislosti od spôsobu liečby a povahy ochorenia.

Priemerná dĺžka kurzu (v závislosti od zvoleného programu) je 2,5-3 mesiace. Okrem počiatočného štádia pacient nemusí počas celého kurzu navštevovať lekára viac ako 1-2 krát týždenne.

Záujem má spravidla polovica všetkých pacientov komplexný program regeneráciu organizmu. Druhá polovica pacientov je chorá rôzneho veku, s rôznymi ochoreniami a ich komplikáciami – po ťažkých úrazoch, nehodách, mozgových príhodách, popáleninách, po operáciách, strese, kardiálnych komplikáciách.

Bunková terapia je budúcnosťou modernej medicíny, táto oblasť sa vo svete rýchlo rozvíja. Je príjemné, že naša krajina v tejto oblasti nielenže nezaostáva za ostatnými krajinami, ale je v niečom aj pred nimi.

• 1908: Termín „kmeňová bunka“ (Stammzelle) navrhol na široké použitie ruský histológ Alexander Maximov (1874-1928). Opísal a dokázal krvotvorné kmeňové bunky pomocou metód svojej doby a práve pre ne bol tento pojem zavedený.
• 60. roky: Joseph Altman a Gopal D. Das predložili vedecké dôkazy o neurogenéze dospelých, neustála aktivita mozgových kmeňových buniek. Ich zistenia boli v rozpore s dogmou Ramóna y Cajala, že nervové bunky sa nerodia v dospelom tele a neboli široko publikované.
• 1963: Ernest McCulloch a James Till preukázali prítomnosť samoobnovujúcich sa buniek v kostnej dreni myši.
• 1968: bola preukázaná možnosť obnovenia krvotvorby u príjemcu po transplantácii kostnej drene. Transplantácia kostnej drene u osemročného chlapca vedie k vyliečeniu ťažká forma imunodeficiencie. Darcom bola sestra s kompatibilným súborom leukocytových antigénov (HLA).
• 1970: Alexander Yakovlevich Friedenstein izoloval bunky podobné fibroblastom z kostnej drene morčiat, úspešne ich kultivoval a opísal, ktoré boli následne pomenované Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky.
• 1978: V pupočníkovej krvi boli objavené hematopoetické kmeňové bunky.
• 1981: Myšie embryonálne bunky získali z embryoblastu (vnútorná bunková hmota blastocysty) vedci Martin Evans, Matthew Kaufman a nezávisle aj Gail R. Martin. Gail Martin sa pripisuje vymysleniu termínu embryonálna kmeňová bunka.
• 1988: Eliane Gluckman vykonala prvú úspešnú transplantáciu pupočníkovej krvi HSC u pacienta s Fanconiho anémiou. E. Gluckman dokázal, že použitie pupočníkovej krvi je účinné a bezpečné. Odvtedy sa pupočníková krv široko používa v transplantológii.
• 1992: získané nervové kmeňové bunky in vitro. Boli vyvinuté protokoly na ich kultiváciu vo forme neurosfér.
• 1992: prvá personalizovaná kolekcia kmeňových buniek. Profesor David Harris zmrazil kmeňové bunky z pupočníkovej krvi svojho prvorodeného syna. Dnes je David Harris riaditeľom najväčšej banky kmeňových buniek z pupočníkovej krvi na svete.
• 1987-1997: 10 rokov vo veku 45 rokov zdravotnícke strediská Vo svete bolo vykonaných 143 transplantácií pupočníkovej krvi.
• 1997: V Rusku bola vykonaná prvá operácia onkologického pacienta na transplantáciu kmeňových buniek z pupočníkovej krvi.
• 1998: James Thomson a jeho spolupracovníci na University of Wisconsin-Madison vyvinuli prvú líniu ľudských ESC.
• 1998: Prvá autológna transplantácia kmeňových buniek z pupočníkovej krvi na svete dievčaťu s neuroblastómom (nádor na mozgu). Celkový počet V tomto roku bolo doteraz vykonaných viac ako 600 operácií transplantácie pupočníkovej krvi.
• 1999: časopis Veda uznal objav embryonálnych kmeňových buniek za tretiu najvýznamnejšiu udalosť v biológii po rozlúštení dvojitej špirály DNA a Projekte ľudského genómu.
• 2000: bolo publikovaných množstvo článkov o plasticite kmeňových buniek zrelého organizmu, teda ich schopnosti diferencovať sa na bunkové zložky rôznych tkanív a orgánov.
• 2003: Journal of the National Academy of Sciences of the United States (PNAS USA) zverejnil správu, že po 15 rokoch skladovania v tekutom dusíku si kmeňové bunky z pupočníkovej krvi plne zachovajú svoje biologické vlastnosti. Od tohto momentu sa kryogénne skladovanie kmeňových buniek začalo považovať za „biologické poistenie“. Svetová zbierka kmeňových buniek uložených v bankách dosiahla 72 000 vzoriek. K septembru 2003 bolo vo svete vykonaných už 2 592 transplantácií kmeňových buniek z pupočníkovej krvi, z toho 1 012 dospelým pacientom.
• V období od roku 1996 do roku 2004 bolo vykonaných 392 autológnych (vlastných) transplantácií kmeňových buniek.
• 2005: Vedci z Kalifornskej univerzity v Irvine vstrekli ľudské nervové kmeňové bunky potkanom traumatické poranenie miechy a dokázali čiastočne obnoviť schopnosť potkanov pohybovať sa.
• 2005: zoznam chorôb, pri ktorých sa úspešne využila transplantácia kmeňových buniek, dosahuje niekoľko desiatok. Hlavným zameraním je liečba malígnych novotvarov, rôzne formy leukémia a iné ochorenia krvi. Existujú správy o úspešnej transplantácii kmeňových buniek pri ochoreniach kardiovaskulárneho a nervového systému. Rôzne výskumné centrá vykonávajú výskum o využití kmeňových buniek pri liečbe infarktu myokardu a srdcového zlyhania. Vyvinuté medzinárodné protokoly liečbe roztrúsenej sklerózy. Hľadajú sa prístupy k liečbe mŕtvice, Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby.
• August 2006: Časopis Cell publikuje štúdiu Kazutoshi Takahashi a Shinya Yamanaka o spôsobe návratu diferencovaných buniek do pluripotentného stavu. Začína sa éra indukovaných pluripotentných kmeňových buniek.
• Január 2007: Vedci z Wake Forest University (Severná Karolína, USA) pod vedením Dr. Anthonyho Atalu z Harvardu ohlásili objav nového typu kmeňových buniek nájdených v r. plodová voda (plodová voda). Môžu byť potenciálnou náhradou za ESC vo výskume a terapii.
• Jún 2007: Tri nezávislé výskumné skupiny oznámili, že zrelé bunky kože myší môžu byť preprogramované na ESC. V tom istom mesiaci vedec Shukhrat Mitalipov oznámil vytvorenie línie kmeňových buniek primátov prostredníctvom terapeutického klonovania.
• November 2007: v časopise Bunka publikovali štúdiu Katsutoshi Takagashi a Shinya Yamanaka „Indukcia pluripotentných kmeňových buniek zo zrelých ľudských fibroblastov v r. určité faktory“ a v časopise VedaČlánok „Indukované pluripotentné kmeňové bunky odvodené z ľudských somatických buniek“ od Juninga Yu, ktorý napísal spolu s ďalšími vedcami z výskumná skupina James Thomson. Je dokázané, že je možné indukovať takmer akúkoľvek zrelú ľudskú bunku a dať jej kmeňové vlastnosti, v dôsledku čoho nie je potrebné ničiť embryá v laboratóriu, hoci riziká karcinogenézy v súvislosti s génom Myc a retrovírusom je potrebné určiť prenos génov.
• Január 2008: Robert Lanza a jeho kolegovia z Pokročilá bunková technológia a Kalifornská univerzita v San Franciscu vyrobili prvé ľudské ESC bez zničenia embrya.
• Január 2008: Klonované ľudské blastocysty sa kultivujú prostredníctvom terapeutického klonovania.
• Február 2008: pluripotentné kmeňové bunky pochádzajúce z myších pečene a žalúdka, tieto indukované bunky sú bližšie k embryonálnym ako predtým odvodené indukované kmeňové bunky a nie sú karcinogénne. Okrem toho gény potrebné na indukciu pluripotentných buniek nemusia byť umiestnené v špecifickej oblasti, čo uľahčuje vývoj technológií preprogramovania nevírusových buniek.
• Marec 2008: bola prvýkrát publikovaná štúdia lekárov z Regenerative Sciences Institute o úspešnej regenerácii chrupavky v ľudskom kolennom kĺbe pomocou autológnych zrelých MSC.
• Október 2008: Zabine Konrad a jej kolegovia z Tübingenu (Nemecko) získali pluripotentné kmeňové bunky zo spermatogoniálnych buniek zrelého ľudského semenníka kultiváciou in vitro s prídavkom FIL (leukemický inhibičný faktor).
• 30. október 2008: Embryonálne kmeňové bunky pochádzajúce z ľudských vlasov.
• 1. marec 2009: Andreas Nagy, Keisuke Kaji a ich kolegovia objavili spôsob, ako vyvinúť embryonálne kmeňové bunky z normálnych zrelých buniek pomocou inovatívna technológia„obaly“ na dodanie špecifických génov do buniek za účelom preprogramovania bez rizík, ktoré vznikajú pri používaní vírusov. Gény sú umiestnené do buniek pomocou elektroporácie.
• 28. mája 2009: Kim Gwangsoo a jeho kolegovia z Harvardu oznámili, že vyvinuli spôsob, ako manipulovať s kožnými bunkami tak, aby produkovali indukované pluripotentné kmeňové bunky spôsobom špecifickým pre pacienta, pričom tvrdili, že je to „konečné riešenie problému s kmeňovými bunkami“.
• 2011: Izraelský vedec Inbar Friedrich Ben-Nun viedol tím vedcov, ktorí vyvinuli prvé kmeňové bunky z ohrozených živočíšnych druhov. Ide o prelom a vďaka nemu môžeme zachrániť druhy, ktorým hrozí vyhynutie.
• 2012: Poskytnúť pacientom kmeňové bunky odobraté z ich vlastnej kostnej drene tri až sedem dní po infarkte je bezpečná, ale neúčinná liečba, toto sú výsledky klinická štúdia, podporovaný americkým Národným inštitútom zdravia. Štúdie vykonané nemeckými odborníkmi na oddelení kardiológie v Hamburgu však ukázali pozitívne výsledky pri liečbe srdcového zlyhania, ale nie infarktu myokardu.

Vlastnosti

Všetky kmeňové bunky majú dve základné vlastnosti:

• Sebaobnova, teda schopnosť zachovať nezmenený fenotyp po rozdelení (bez diferenciácie).
• Potencia (diferenciačný potenciál), alebo schopnosť produkovať potomstvo vo forme špecializovaných typov buniek.

Samoaktualizácia

Existujú dva mechanizmy, ktoré udržujú populáciu kmeňových buniek v tele:

1. Asymetrické delenie, pri ktorom vzniká rovnaký pár buniek (jedna kmeňová bunka a jedna diferencovaná bunka).
2. Stochastické delenie: jedna kmeňová bunka sa delí na dve špecializovanejšie.

Diferenciačný potenciál

Diferenciačný potenciál alebo potencia kmeňových buniek je schopnosť produkovať určité množstvo odlišné typy bunky. Podľa účinnosti sa kmeňové bunky delia do nasledujúcich skupín:

• Totipotentné (omnipotentné) kmeňové bunky sa môžu diferencovať na bunky embryonálnych a extraembryonálnych tkanív, organizované v troch rozmeroch súvisiace štruktúry(tkanivá, orgány, orgánové sústavy, telo). Z takýchto buniek môže vzniknúť plnohodnotný životaschopný organizmus. Patrí medzi ne oplodnené vajíčko alebo zygota. Bunky vytvorené počas prvých niekoľkých cyklov delenia zygoty sú tiež totipotentné u väčšiny druhov. Nepatria sem však napríklad škrkavky, ktorých zygota pri prvom delení stráca totipotenciu. V niektorých organizmoch môžu diferencované bunky získať aj totipotenciu. Odrezaná časť rastliny sa teda môže použiť na vypestovanie nového organizmu práve vďaka tejto vlastnosti.
• Pluripotentné kmeňové bunky sú potomkami totipotentných kmeňových buniek a môžu viesť k vzniku takmer všetkých tkanív a orgánov, s výnimkou extraembryonálnych tkanív (napríklad placenty). Z týchto kmeňových buniek sa vyvinú tri zárodočné vrstvy: ektoderm, mezoderm a endoderm.
• Z multipotentných kmeňových buniek vznikajú bunky rôznych tkanív, ale rozmanitosť ich typov je obmedzená v rámci jedinej zárodočnej vrstvy.

• Oligopotentné bunky sa môžu diferencovať len na určité typy buniek s podobnými vlastnosťami. Patria sem napríklad bunky lymfoidnej a myeloidnej série, ktoré sa podieľajú na procese hematopoézy.
• Unipotentné bunky (prekurzorové bunky, blastové bunky) sú nezrelé bunky, ktoré už nie sú kmeňovými bunkami, pretože môžu produkovať iba jeden typ buniek. Sú schopné opakovanej sebareprodukcie, čo z nich robí dlhodobý zdroj buniek jedného špecifického typu a odlišuje ich od nekmeňových buniek. Ich schopnosť reprodukcie je však obmedzená na určitý počet delení, čo ich tiež odlišuje od skutočných kmeňových buniek. Progenitorové bunky zahŕňajú napríklad niektoré z myosatelitných buniek zapojených do tvorby kostrového a svalového tkaniva.

Klasifikácia

Kmeňové bunky možno rozdeliť do troch hlavných skupín v závislosti od zdroja ich produkcie: embryonálne, fetálne a postnatálne (kmeňové bunky dospelých).

Embryonálne kmeňové bunky

Klinické štúdie využívajúce ESC podliehajú špeciálnemu etickému preskúmaniu. V mnohých krajinách je výskum ESC obmedzený zákonom.

Jednou z hlavných nevýhod ESC je nemožnosť použitia autogénneho, teda vlastného materiálu na transplantáciu, keďže izolácia ESC z embrya je nezlučiteľná s jeho ďalším vývojom.

Fetálne kmeňové bunky

Postnatálne kmeňové bunky

Napriek tomu, že kmeňové bunky zrelého organizmu majú v porovnaní s embryonálnymi a fetálnymi kmeňovými bunkami menšiu potenciu, to znamená, že dokážu generovať menej rôzne druhy bunky, etický aspekt ich výskumu a používania nevyvoláva vážne polemiky. Okrem toho možnosť použitia autogénneho materiálu zaisťuje účinnosť a bezpečnosť liečby. Dospelé kmeňové bunky možno rozdeliť do troch hlavných skupín: hematopoetické (hematopoetické), multipotentné mezenchymálne (stromálne) a tkanivovo špecifické progenitorové bunky. Niekedy v samostatná skupina bunky z pupočníkovej krvi sú izolované, pretože sú najmenej diferencované zo všetkých buniek zrelého organizmu, to znamená, že majú najväčšiu potenciu. Pupočníková krv obsahuje predovšetkým krvotvorné kmeňové bunky, ako aj multipotentné mezenchymálne bunky, ale obsahuje aj ďalšie unikátne odrody kmeňových buniek, ktoré sú za určitých podmienok schopné diferenciácie na bunky rôznych orgánov a tkanív.

Hematopoetické kmeňové bunky

Pred použitím pupočníkovej krvi bola kostná dreň považovaná za hlavný zdroj HSC. Tento zdroj sa v transplantológii používa dodnes. HSC sa nachádzajú v kostnej dreni u dospelých, vrátane stehenných kostí, rebier, hrudnej kosti a iných kostí. Bunky možno získať priamo zo stehna pomocou ihly a injekčnej striekačky alebo z krvi po predbežnom ošetrení cytokínmi vrátane G-CSF (faktor stimulujúci kolónie granulocytov), ​​ktorý podporuje uvoľňovanie buniek z kostnej drene.

Druhým, najdôležitejším a perspektívnym zdrojom HSC je pupočníková krv. Koncentrácia HSC v pupočníkovej krvi je desaťkrát vyššia ako v kostnej dreni. Okrem toho má tento zdroj množstvo výhod. Najdôležitejšie z nich:

• Vek. Pupočníková krv sa odoberá v najskoršom štádiu života organizmu. HSC z pupočníkovej krvi sú maximálne aktívne, pretože neboli vystavené negatívnym vplyvom vonkajšie prostredie(infekčné choroby, nezdravá strava a pod.). HSC z pupočníkovej krvi sú schopné vytvoriť veľkú bunkovú populáciu v krátkom časovom období.
• Kompatibilita. Použitie autológneho materiálu, teda vlastnej pupočníkovej krvi, zaručuje 100% kompatibilitu. Kompatibilita s bratmi a sestrami je do 25%, spravidla je možné použiť pupočníkovú krv aj na liečbu iných blízkych príbuzných. Pre porovnanie, pravdepodobnosť nájdenia vhodného darcu kmeňových buniek je od 1:1000 do 1:1000 000.

Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky

Multipotentné mezenchymálne stromálne bunky (MMSC) sú multipotentné kmeňové bunky schopné diferenciácie na osteoblasty (bunky kostného tkaniva), chondrocyty (bunky chrupavky) a adipocyty (tukové bunky).

Charakteristika embryonálnych kmeňových buniek

Kmeňové bunky a rakovina

Použitie v medicíne

V Rusku

Nariadením vlády Ruskej federácie z 23. decembra 2009 č. 2063-r bolo Ministerstvo zdravotníctva a sociálneho rozvoja Ruska, Ministerstvo priemyslu a obchodu Ruska a Ministerstvo školstva a vedy Ruska poverené rozvíjať a predkladať na zváženie Štátna duma Návrh zákona RF „O aplikácii biomedicínske technológie V lekárska prax regulácia lekárske využitie kmeňové bunky ako jedna z biomedicínskych technológií. Keďže návrh zákona vyvolal medzi verejnosťou a vedcami pobúrenie, poslali ho na prepracovanie a tento moment neakceptovaný.

1. júla 2010 Federálna služba pre dohľad nad zdravotnou starostlivosťou a sociálny vývoj vydal prvé povolenie na používanie novej medicínskej techniky FS č. 2010/255 (liečba vlastnými kmeňovými bunkami).

Federálna služba pre dohľad v zdravotníctve a sociálnom rozvoji vydala 3. februára 2011 povolenie na použitie novej medicínskej techniky FS č. 2011/002 (liečba darcovskými kmeňovými bunkami nasledujúce patológie: zmeny súvisiace s vekom koža tváre druhého alebo tretieho stupňa, prítomnosť kožného defektu rany, trofický vred, liečba alopécie, atrofické kožné lézie vrátane atrofických pruhov (strií), popáleniny, diabetická noha

Na Ukrajine

Dnes sú na Ukrajine povolené klinické skúšky (Nariadenie Ministerstva zdravotníctva Ukrajiny č. 630 „O vykonávaní klinických skúšok kmeňových buniek“, 2007.

Kmeňové bunky , ako aj technológie založené na ich využití priťahujú veľkú pozornosť vedcov z celého sveta. Dôvodom sú dva dôvody. Po prvé, vývoj založený na SC sú skutočne revolučnými technológiami, ktoré zmenili prístupy k liečbe mnohých závažných ochorení. Po druhé, vďaka nie veľmi kompetentným publikáciám v médiách je v masovom povedomí výskum SC spájaný s klonovaním alebo „pestovaním ľudských embryí na náhradné diely“.

Búranie mýtov. Pravda o kmeňových bunkách

„Žiadna oblasť biológie nebola pri svojom zrode obklopená takou sieťou predsudkov, nepriateľstva a nedorozumení ako kmeňové bunky,“ hovorí Vadim Sergejevič Repin, člen korešpondenta Ruskej akadémie lekárskych vied, špecialista v oblasti medicíny. bunkovej biológie.

Pojem „kmeňová bunka“ bol zavedený do biológie v roku 1908, táto oblasť bunkovej biológie získala status veľkej vedy až v poslednom desaťročí dvadsiateho storočia.

V roku 1999 časopis Science uznal objav kmeňových buniek (SC) za tretiu najdôležitejšiu udalosť v biológii po rozlúštení dvojitej špirály DNA a programe Human Genome.

Jeden z objaviteľov štruktúry DNA James Watson v komentári k objavu kmeňovej bunky poznamenal, že štruktúra kmeňovej bunky je jedinečná, pretože pod vplyvom vonkajších pokynov sa môže zmeniť na „zárodočnú“ bunkovú líniu, alebo rad špecializovaných somatických buniek.

Pravda o kmeňových bunkách je toto: sú predchodcami všetkých typov buniek v našom tele bez výnimky. Sú schopné samoobnovy a čo je najdôležitejšie, pri delení tvoria špecializované bunky rôznych tkanív. Všetky bunky v našom tele teda vznikajú z kmeňových buniek.

SC sú schopné obnovovať a nahrádzať bunky stratené v dôsledku poškodenia vo všetkých orgánoch alebo tkanivách. Ich úlohou je obnoviť a zregenerovať ľudské telo už od jeho narodenia.

Veda práve začína využívať potenciál kmeňových buniek. Vedci z nich chcú v blízkej budúcnosti vytvoriť tkanivá a celé orgány, ktoré pacienti potrebujú na transplantáciu namiesto darcovských orgánov. Môžu byť vypestované z vlastných buniek pacienta a nespôsobia odmietnutie, čo je veľká výhoda.

Medicínske potreby takéhoto materiálu sú prakticky neobmedzené. Len 10-20% ľudí sa vylieči vďaka úspešnej transplantácii vnútorných orgánov. 70 – 80 % pacientov zomiera bez liečby, bez toho, aby čakali na operáciu.

SC sa tak môžu skutočne stať „náhradnými dielmi“ pre naše telo. Na to však nie je vôbec potrebné pestovať umelé embryá - kmeňové bunky sú obsiahnuté v tele každého dospelého človeka.

Prečo je potrebný výskum kmeňových buniek?

Ak má človek svoje vlastné kmeňové bunky, prečo sa potom po poškodení nezregenerujú samotné orgány?

Dôvodom je, že ako človek starne, počet kmeňových buniek neustále klesá: pri narodení - 1 SC na 10 000 buniek, o 20 - 25 rokov - 1 zo 100 000, o 30 - 1 z 300 tisíc (uvádzajú sa priemerné údaje). Do 50. roku života zostáva telu v priemere len 1 SC z 500 tisíc a práve v tomto veku sa už spravidla objavujú ochorenia ako ateroskleróza, angina pectoris, hypertenzia atď.

Ubúdanie kmeňových buniek v dôsledku starnutia resp vážnych chorôb, ako aj porušenie mechanizmu ich uvoľňovania do systémového krvného obehu zbavuje telo schopnosti účinnej regenerácie, po ktorej sa oslabuje životne dôležitá činnosť určitých orgánov.

Zvýšenie počtu SC v tele môže viesť k intenzívnej regenerácii, obnove poškodených tkanív a chorých orgánov v dôsledku tvorby mladých, zdravých buniek namiesto stratených. Moderná medicína už takúto technológiu má – volá sa bunková terapia.

Čo je bunková terapia ?

(CT) je typ liečby, ktorý využíva živé bunky. Dá sa predpokladať, že v blízkej budúcnosti sa tento typ terapie stane rozšírenejším, efektívnejším a aj bezpečným.

Používanie CT v Rusku je kontroverzný proces. V tejto oblasti pôsobí niekoľko základných organizácií. Hlavné využitie CT je v Ruská federácia obmedzené na jedinú medicínsku technológiu alebo techniku ​​zaregistrovanú príslušným orgánom, vydané ako autorizácia žiadajúcej klinickej inštitúcii na obmedzené obdobie (napríklad rok). To znamená, že použitie SC touto organizáciou je možné len v rámci deklarovanej metodiky, striktne na liečbu špecifikovaného typu ochorenia. Je to o o použití vlastných bunkových zložiek pacienta alebo darcu krvi. Komerčné využitie CT skenov je v tomto prípade prípustné, ak je k dispozícii potrebná dokumentácia.

V niektorých výskumných ústavoch, v iných vládne inštitúcie pacientom môže byť ponúknutá liečba s použitím bunkových technológií v limitovaných klinických štúdiách v medziach uvedenej techniky a liečby konkrétneho ochorenia. Takáto práca sa však vykonáva len zriedka. Liečba je pre dobrovoľného pacienta spravidla bezplatná.

Ruská veda a medicína majú veľký potenciál v oblasti výskumu SC a využitia bunkovej terapie. Prvé cielené pátranie v okolí terapeutické využitie SC ľudskej kostnej drene vznikli ako výsledok metodologického prelomu, ktorý uskutočnil Alexander Yakovlevich Friedenstein, ktorý sa datuje do polovice 70. rokov dvadsiateho storočia. V laboratóriu Alexandra Jakovleviča sa po prvý raz na svete získala homogénna kultúra kmeňových buniek kostnej drene.

Po ukončení delenia sa vplyvom kultivačných podmienok premenili na kosť, tuk, chrupavku, svalstvo či spojivové tkanivo. Priekopnícky vývoj A.Ya Friedensteina si získal medzinárodné uznanie.

Odvtedy sa stáva čoraz dostupnejším a vedecky podloženým. Pomocou terapeutickej transplantácie kmeňových buniek je možné liečiť celý rad ochorení vrátane diabetes mellitus, aterosklerózy, ischemická choroba ochorenia srdca, chronické ochorenia kĺbov, chronické úrazy, hepatitída, cirhóza pečene, autoimunitné ochorenia, Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, syndróm chronickej únavy. Bunková terapia môže byť použitá ako podporná liečba roztrúsenej sklerózy, sexuálnych patológií, neplodnosti u mužov a žien a rakoviny.

Bunkový materiál sa môže v závislosti od spôsobu liečby podávať intramuskulárne, intravenózne, subkutánne, intraartikulárne alebo vo forme aplikácií – to závisí aj od charakteru ochorenia.

Samozrejme, použitie kmeňových buniek nie je všeliekom. Nedá sa povedať, že ich použitie v onkológii vedie k vyliečeniu rakoviny, objavujú sa však moderné protokoly, ktoré sú zamerané na rehabilitáciu pacientov počas remisie a prestávok medzi chemoterapeutickými kurzami. Skúsenosti ukazujú, že pacienti, ktorí dostávajú tento kurz, sú schopní lepšie tolerovať hlavnú liečbu, počet komplikácií je výrazne znížený a je možné opakovať postup chemoterapie o niečo skôr. Tým sa zvyšuje šanca na úspech liečby. Okrem toho majú kmeňové bunky dokázaný protirakovinový účinok: brzdia vývoj nádoru a aktivujú imunitný systém.

Využitie CT je na začiatku svojej cesty. Vo väčšine nosológií sa vplyv kmeňových buniek na samotné ochorenie len začína skúmať. Dnes už len v niektorých nosológiách boli dosiahnuté presvedčivé výsledky z použitia SC. Aspekty klinického použitia CT sú načrtnuté na konci tohto článku.

____________________________

Návštevníkom portálu by som to chcel pripomenúť nie má informácie o organizáciách, ktoré používajú na liečbu chorôb v Rusku. Nemôžeme odporučiť zdravotníckych zariadení pracujúcich v tejto oblasti a nemáme informácie o „najlepších odborníkoch“. Správa portálu nepozná ani inštitúcie, ktoré pozývajú pacientov na účasť Klinické štúdie pomocou kmeňových buniek. Toto si prosím zapamätajte. Spoľahlivé informácie o kvalite navrhovaných postupov zvyčajne chýbajú a úroveň kvalifikácie špecialistov, ktorí ich predpisujú, nie je vždy dostatočne vysoká. Tento zdroj je určený výhradne na pokrytie celulárnych technológií.

Odkiaľ pochádzajú kmeňové bunky?

SC je možné získať z rôznych zdrojov. Niektoré z nich majú prísne vedecké aplikácie, iné sa používajú v klinickej praxi dnes. Podľa pôvodu sa delia na bunky embryonálne, fetálne, bunky z pupočníkovej krvi a bunky dospelých.

Embryonálne kmeňové bunky

Prvý typ kmeňových buniek by sa mal nazývať bunky, ktoré sa tvoria počas niekoľkých prvých delení oplodneného vajíčka (zygota) – každá sa môže vyvinúť nezávislý organizmus(takto sa získavajú napr. jednovaječné dvojčatá).

Za pár dní embryonálny vývoj v štádiu blastocysty možno izolovať embryonálne kmeňové bunky (ESC) z jej vnútornej bunkovej hmoty. Sú schopné diferencovať sa na absolútne všetky typy buniek dospelého organizmu, sú schopné sa za určitých podmienok neobmedzene deliť a vytvárať takzvané „nesmrteľné línie“. Ale tento zdroj SC má nevýhody. Po prvé, v dospelom tele sú tieto bunky schopné spontánne degenerovať do rakovinových buniek. Po druhé, svet ešte neizoloval bezpečnú líniu skutočne embryonálnych kmeňových buniek vhodných na klinické použitie. Takto získané bunky (vo väčšine prípadov s využitím kultivácie živočíšnych buniek) využíva svetová veda na výskum a experimenty.

Klinická aplikácia Takéto bunky sú dnes nemožné.

Fetálne kmeňové bunky

Veľmi často sa v ruských článkoch embryonálne SC nazývajú bunky získané z potratených plodov (plodov). To nie je pravda! Vo vedeckej literatúre sa bunky získané z fetálneho tkaniva nazývajú fetálne.

Fetálne SC sa získavajú z abortívneho materiálu v 6-12 týždni tehotenstva. Nemajú vyššie opísané vlastnosti ESC získaných z blastocyst, teda schopnosť neobmedzenej reprodukcie a diferenciácie na akýkoľvek typ špecializovaných buniek. Fetálne bunky už začali diferenciáciu, a preto každá z nich môže najskôr prejsť obmedzený počet delenia a po druhé, dávajú vznik nie hocijakým, ale skôr určitým typom špecializovaných buniek. Táto skutočnosť robí ich klinické použitie bezpečnejším. Z pečeňových buniek plodu sa teda môžu vyvinúť špecializované pečeňové bunky a hematopoetické bunky. Z nervového tkaniva plodu sa teda vyvíjajú špecializovanejšie nervové bunky atď.

Bunková terapia ako typ pochádza práve z použitia fetálnych SC. Za posledných 50 rokov v rozdielne krajiny Na celom svete sa uskutočnila séria klinických štúdií s ich použitím.

V Rusku je okrem etického a právneho napätia používanie netestovaného abortívneho materiálu plné komplikácií, ako je infekcia pacienta vírusom herpes, vírusová hepatitída a dokonca AIDS. Proces izolácie a získania FGC je zložitý, vyžaduje si moderné vybavenie a špeciálne znalosti.

S odborným dohľadom však majú dobre pripravené fetálne kmeňové bunky obrovský potenciál klinickej medicíny. Práca s fetálnymi SC v Rusku je dnes obmedzená na vedecký výskum. Ich klinické použitie nemá právny základ. Takéto bunky sa dnes širšie a oficiálne používajú v Číne a niektorých ďalších ázijských krajinách.

Bunky z pupočníkovej krvi

Zdrojom kmeňových buniek je aj placentárna pupočníková krv odobratá po narodení dieťaťa. Táto krv je veľmi bohatá na kmeňové bunky. Odobratím tejto krvi a jej umiestnením do kryobanky na uskladnenie sa môže neskôr použiť na obnovu mnohých orgánov a tkanív pacienta, ako aj na liečbu rôzne choroby, predovšetkým hematologické a onkologické.

Množstvo SC v pupočníkovej krvi pri narodení však nie je dostatočne veľké a ich efektívne využitie je spravidla možné len raz pre samotné dieťa do 12-14 rokov. Ako starnete, objem zozbieraných SC sa stáva nedostatočným pre úplný klinický účinok.

Dospelé kmeňové bunky

Kmeňové bunky zostávajú s nami po celý život, od narodenia. Najdostupnejším zdrojom kmeňových buniek je kostná dreň dospelého človeka, pretože koncentrácia kmeňových buniek v nej je maximálna.

Dobre pripravený postup na odber takýchto buniek je väčšinou úplne bezpečný. Bunky získané od samotného pacienta sa nazývajú autológne kmeňové bunky (ASC). Ich aktivita a kvalita sa príliš nelíši od buniek získaných z iných zdrojov. Zároveň neexistujú žiadne právne obmedzenia na ich používanie a žiadne etické napätie.

Na základe odborného školenia sa použitie takýchto buniek v klinickej medicíne považuje za bezpečné: nie sú odmietnuté, nemajú onkogénne vlastnosti a neexistuje riziko infekcie. nebezpečné infekcie počas transplantácie.

V kostnej dreni sú dva typy kmeňových buniek: prvým sú hematopoetické SC, z ktorých sa tvoria úplne všetky krvinky, druhým sú mezenchymálne SC, ktoré regenerujú takmer všetky orgány a tkanivá. Dajú sa získať aj z iných zdrojov: napríklad z tukového tkaniva. Otázna však zostáva účinnosť takto získaných SC, ako aj bezpečnosť ich používania. Ďalším typom kmeňových buniek, ktoré sú prítomné takmer vo všetkých tkanivách, sú regionálne SC – spravidla ide už o dosť diferencované bunky, z ktorých môže vzniknúť len niekoľko typov buniek, ktoré tvoria tkanivá daného orgánu.

Klinické aplikácie kmeňových buniek

Využitie SC pre dospelých v medicíne sa dnes vo veľkom rozvíja, a to aj v Rusku. S príchodom vysokokvalitného laboratórneho vybavenia poskytujú protokoly na prípravu kmeňových buniek dospelých darcov čoraz bezpečnejšiu a účinnejšiu liečbu. Klinické používanie iných typov SC je v súčasnosti výrazne obmedzené alebo zakázané z dôvodu chýbajúceho právneho základu.

V prítomnosti nevyhnutné podmienky a povoľujúcej dokumentácie je použitie ASC v Rusku prípustné: ide najmä o prácu v oblasti onkohematológie (SC sú zložky krvi), vykonávanú aj na celom svete. V niektorých prípadoch možno získať povolenie na obmedzené použitie SC pre iné nosológie. Malo by sa však pamätať na to, že prítomnosť povoľovacej základne nevyhnutne neznamená prítomnosť vedomostí a skúseností. Organizácia ponúkajúca takéto služby musí mať celý rozsah moderné podmienky, čo minimálne predpokladá prítomnosť: klinického základu, lekárskej skupiny špecialistov v oblasti bunkovej terapie, znalosti v oblasti diagnostiky a hodnotenia kontraindikácií pri práci s SC, skúsenosti s prácou s identifikovaným ochorením. , klinické skúsenosti, laboratórne zariadenia a skupina výskumníkov.

S ASC pracuje len niekoľko špecializovaných inštitúcií, ako aj skúsených odborníkov v tejto oblasti. Špecialisti z takýchto inštitúcií vedia presne celú pravdu o kmeňových bunkách a nebudú tvrdiť, že ich použitie je všeliek a že všetky možné choroby sa dnes dajú liečiť. Naopak, takíto špecialisti to väčšinou svedčia klinické výsledky boli získané len v malom zozname nozológií a samotná terapia má množstvo obmedzení. Spolu s tým je kvalifikovaná bunková terapia radikálnym typom liečby a klinický účinok môže prekonať akékoľvek analógy klasickej medicíny. V niektorých prípadoch sú SC jediným prostriedkom liečby a rehabilitácie pacientov.

Používanie bunkových technológií je veľmi špecializovaný proces náročný na znalosti. Vety ako „3 injekcie za tri týždne a všetko bude v poriadku“ by mali vážne upozorniť každého pacienta. Liečba musí byť komplexná, jej trvanie môže byť niekoľko mesiacov a prebieha vždy pod dohľadom skúsených odborníkov.

Sledujeme vývoj...

Kandidát fyzikálnych a matematických vied E. LOZOVSKAYA.

Krv zostávajúca vo vnútri pupočnej šnúry obsahuje cenné kmeňové bunky, ktoré možno použiť na liečbu mnohých chorôb.

Pred uskladnením sa krv zbaví balastných frakcií - červených krviniek a zrelých leukocytov, aby sa získal čo najviac obohatený koncentrát kmeňových buniek.

Skúmavky s pripravenými vzorkami pupočníkovej krvi sa ponoria do tekutého dusíka.

Mnohé nádeje medicíny sú spojené s kmeňovými bunkami – predchodcami všetkých buniek v tele. Tieto bunky, ktoré nemajú výraznú špecializáciu, sú schopné sa opakovane deliť a dozrievať, pričom sa menia na krvné zložky a bunkové elementy širokej škály tkanív – od svalov a chrupaviek až po tukové a neurónové.

V dospelom ľudskom tele je málo kmeňových buniek a ich počet sa vekom ešte zmenšuje. Väčšina z nich je v kostnej dreni a práve transplantáciou kostnej drene sa začína história úspešného využitia kmeňových buniek v medicíne.

Prvú transplantáciu kostnej drene pacientovi s leukémiou vykonal americký lekár Don Thomas v roku 1969, za čo bol ocenený nobelová cena. V skutočnosti sa týmto postupom nahradia všetky prvky hematopoetického systému: vlastné krvotvorné bunky pacienta sú zničené chemickými alebo radiačnými prostriedkami a krvotvorné (krvotvorné) kmeňové bunky obsiahnuté v transplantovanej kostnej dreni dávajú vznik novým zdravým krvným elementom. Odvtedy sa tento spôsob liečby leukémie rozšíril.

Transplantačná technológia je dobre zavedená. Dnes hlavnou úlohou- nájsť darcu, ktorého bunky budú kompatibilné s telom pacienta. V USA a ďalších vyspelých krajinách je celá armáda darcov – 6-7 miliónov zdravých ľudí, ktorí prešli špeciálnym vyšetrením a súhlasili v prípade potreby s odovzdaním časti svojej kostnej drene niekomu, kto to potrebuje. Ale aj pri takom obrovskom počte potenciálnych darcov Nájsť kompatibilnú kostnú dreň nie je jednoduché a značná časť pacientov s leukémiou zomiera bez transplantácie.

Úplne legitímna otázka: existuje alternatíva k transplantácii kostnej drene? Kmeňové bunky vhodné na klinické použitie možno získať napríklad z tuku odobraného počas liposukcie alebo z krvi pacienta, ako aj z krvi, ktorá zostala po pôrode vo vnútri pupočnej šnúry a placenty. Odborníci považujú pupočníkovú krv za najpohodlnejší, bezpečný a dalo by sa povedať aj univerzálny zdroj kmeňových buniek.

V Ústave experimentálnej kardiológie Ruského kardiologického výskumného a produkčného komplexu sa už niekoľko rokov realizuje výskum buniek z pupočníkovej krvi. Riaditeľ ústavu, člen korešpondent Ruskej akadémie vied Vladimir Nikolajevič Smirnov je presvedčený, že pupočníková krv je jedinečný materiál a veľmi perspektívny pre bunkovú terapiu.

Koncentrácia kmeňových buniek v pupočníkovej krvi je o niečo nižšia ako v kostnej dreni, ide však o novorodenecké bunky – mladé, ktoré nevyčerpali svoj potenciál. Preto sa rýchlejšie zakorenia a začnú aktívnejšie obnovovať hematopoetický systém. Majú veľmi vysoká schopnosť k reprodukcii a diferenciácii (transformácia na bunky iných druhov) a viacsmerná. Medzi kmeňovými bunkami z pupočníkovej krvi je veľa takzvaných naivných T-lymfocytov, teda „nevycvičených“, inými slovami, ktoré ešte nevedia, proti čomu bojovať. Takéto bunky by po zavedení do tela nemali spôsobiť odmietnutie. Transplantáciu pupočníkovej krvi je preto možné vykonať aj pri čiastočnej tkanivovej inkompatibilite.

Použitie kmeňových buniek z pupočníkovej krvi nevyvoláva žiadne etické námietky, no nie je to ich jediná výhoda oproti embryonálnym bunkám. Faktom je, že bunky pupočníka- vôbec nie „deti“. „Embryonálne a dospelé bunky sa líšia v súbore receptorov na vonkajšej membráne, to znamená, že „hovoria“ rôznymi jazykmi,“ vysvetľuje V. N. Smirnov. „Embryonálne bunky, obrazne povedané, sú prváci a bunky z pupočníka sú už dospelé , študenti. A úlohy "Sú rôzne: dospelé bunky zabezpečujú fungovanie systému a embryonálne bunky vytvárajú tento systém. Možno urobiť nasledujúce porovnanie: embryonálne bunky sú tí, ktorí stavajú dom, dospelí sú tí, ktorí ho využívajú ." Neschopnosť embryonálnych buniek porozumieť signálom z ich dospelého prostredia môže spôsobiť, že ich vývoj pôjde nesprávnym smerom a vytvorí nádor. Pri bunkách pupočníkovej krvi je toto riziko oveľa menšie.

Kmeňové bunky sa konvenčne delia na hematopoetické a mezenchymálne – tie, ktoré spôsobujú vznik spojivové tkanivo, cievy, hladké svaly. Väčšinu kmeňových buniek z pupočníkovej krvi tvoria krvotvorné bunky. Ale sú tam aj bunky - prekurzory endotelu, schopné tvoriť steny ciev a kapilár.

Nedávno sa v štúdiách doktora biologických vied Jurija Askoldoviča Romanova zistilo, že kmeňové bunky sú aj v stene pupočnej šnúry, v takzvanom Whartonovom géli. A čo je obzvlášť zaujímavé, tieto bunky majú spontánnu schopnosť premeniť sa na neuróny. Určitý počet buniek s neurónovou orientáciou je prítomný aj v samotnej pupočníkovej krvi.

„Poďme sa trochu zasnívať,“ navrhuje V.N. Smirnov. „Ak zmiešame prekurzorové bunky cievy a buniek, ktoré sú takmer pripravené stať sa neurónmi, získate veľmi vhodnú zmes na liečbu mŕtvice. Koniec koncov, počas mŕtvice je po prvé potrebné obnoviť prietok krvi okolo miesta poškodenia - hematómu a po druhé, obnoviť neuróny, aby sa zachovali funkcie mozgu. Modelové experimenty na zvieratách ukazujú, že proces obnovy nastáva, aj keď sa podáva len pupočníková krv, a nie zmes kmeňových buniek.“

Schopnosť kmeňových buniek z pupočníkovej krvi transformovať sa na neuróny potvrdzuje úspešný klinický experiment juhokórejských vedcov, o ktorom informovali koncom novembra 2004. Tridsaťsedemročná žena, ktorá bola 19 rokov pre zranenie chrbtice pripútaná na invalidný vozík, opäť získala schopnosť chodiť. Obnovte poškodenú oblasť miecha Pacientke sa to podarilo vďaka transplantácii kmeňových buniek izolovaných z pupočníkovej krvi.

Mezenchymálne bunky majú extrémne dôležitý majetok- potláčajú reakciu imunitného systému na ich prítomnosť. Ak sa mezenchymálne bunky a T-lymfocyty zmiešajú v kultúre, tieto stratia niektoré zo svojich receptorov imunitného systému a už nebudú reagovať na prítomnosť „cudzieho človeka“. Existuje teda možnosť použiť na liečbu nielen vlastné kmeňové bunky, ale aj cudzie (alogénne) bez dosiahnutia úplná kompatibilita. „Tento prístup je najsľubnejší pri liečbe orgánov, ktoré sú od tela oddelené vnútornou bariérou,“ hovorí Vladimír Nikolajevič Smirnov, „v prvom rade ide o mozog chránený hematoencefalickou bariérou a tiež kĺbovej chrupavky. Kĺbové puzdro je celkom dobre izolované od okolitých tkanív, čo znamená imunitný systém neexistuje všemohúcnosť. A to nám umožňuje dúfať, že cudzie mezenchymálne kmeňové bunky môžu byť vhodné na obnovu chrupavky. Je možné, že sa to dá urobiť úplne jednoducho – injekciou do kĺbového puzdra. A ak sa podarí zaviesť technológiu na pestovanie takýchto buniek v kultúre, tak zo vzorky odobratej od jedného darcu bude možné vyrobiť materiál na liečbu desiatok pacientov. Len čo je možné zaviesť cudzie bunky, ktoré nevyžadujú špeciálny výber, získa sa liek – ako liek v lekárni.“

V súčasnosti sa kmeňové bunky z pupočníkovej krvi používajú na liečbu viac ako štyridsiatich ochorení. Nejde len o leukémiu, ale aj o niektoré metabolické ochorenia, vrátane tých, ktoré sa považujú za nezlučiteľné so životom a vedú k úmrtiu dieťaťa v ranom veku.

Postup získavania kmeňových buniek z pupočníkovej krvi je pomerne jednoduchý a bezpečný pre matku a dieťa. Počas pôrodu je pupočná šnúra upnutá špeciálnymi svorkami a zvyšná krv vnútri (jej objem je približne 60-80 ml) steká do injekčnej striekačky. Táto krv sa odoberá v sterilných nádobách do špecializovaného laboratória, kde sa vzorka pripraví na zmrazenie. Počas procesu prípravy sa z krvi odstránia balastné prvky - červené krvinky, zrelé leukocyty a prebytočná plazma. Súčasne sa vykonávajú biochemické štúdie na určenie charakteristík, od ktorých závisí kompatibilita buniek počas transplantácie. Okrem toho kontrolujú, či krv nie je kontaminovaná baktériami alebo vírusmi. Kým sa takéto vyšetrenie nedokončí, zmrazené vzorky sa uchovávajú v „karanténe“ oddelene od zvyšku. Moderné kryogénne technológie umožňujú uchovávať články pri nízkych teplotách takmer neobmedzenú dobu. Už bolo dokázané, že viac ako 95 % buniek zostáva životaschopných aj po 15 rokoch skladovania tekutý dusík pri teplote -196°C.

Prvá banka pupočníkovej krvi bola zorganizovaná v New Yorku pred niečo vyše desiatimi rokmi. Teraz je na svete asi stovka bánk (len v USA ich je viac ako 30), ktoré uchovávajú viac ako 400 tisíc vzoriek. Významnú časť týchto bánk tvoria registrované banky, ktoré prijímajú pupočníkovú krv konkrétneho dieťaťa do úschovy. Takýto „bankový vklad“ možno považovať za osobné biologické poistenie v prípade, že samotné dieťa alebo jeho najbližší príbuzní: brat, sestra, rodičia potrebujú kmeňové bunky na transplantáciu. Táto služba je spoplatnená a personalizovaná vzorka pupočníkovej krvi je majetkom rodičov dieťaťa.

Okrem registrovaných bánk sa v USA a ďalších krajinách organizujú aj registre buniek pupočníkovej krvi, ktoré sa dopĺňajú prostredníctvom bezodplatných darcov. Banky národného registra sú potrebné predovšetkým na hľadanie náhradných darcov kostnej drene. Ak bude k dispozícii približne pol milióna anonymných vzoriek, kompletne preskúmaných, otestovaných, opísaných, bude možné pomôcť takmer každému pacientovi, pričom sa už nebude odoberať kostnú dreň od darcov, ale odobrať zodpovedajúcu vzorku zo skladu, čo je neporovnateľne jednoduchšie. V Spojených štátoch sa ročne narodí približne 4 milióny detí, čo umožňuje odber pol milióna vzoriek v dohľadnom období. Na tieto účely americký rozpočet vyčleňuje 1 000 USD na každú vzorku. A teraz je úlohou amerických lekárov presvedčiť rodičov, ktorí nechcú darovať menovitú vzorku pre svoje dieťa, aby umožnili použitie pupočníkovej krvi anonymne, aby mohla pomôcť niekomu inému.

V Rusku sa prvá banka prijímajúca registrované vzorky pupočníkovej krvi na skladovanie objavila v roku 2002 na základe Vedeckého centra pre pôrodníctvo, gynekológiu a perinatológiu Ruská akadémia lekárske vedy. V súčasnosti existuje niekoľko ďalších takýchto bánk.

„Naša krajina potrebuje Vládny program vytvoriť národný register kmeňových buniek, podobný tomu, ktorý sa vykonáva v USA, hovorí Vladimir Nikolaevič Smirnov. - Aby banka - nie registrovaná, ale bezmenná - mala praktický význam, je potrebných aspoň 30 tisíc vzoriek. Potom bude pravdepodobnosť nájdenia kmeňových buniek, ktoré sú vhodné vo všetkých ohľadoch, dostatočne vysoká na to, aby skutočne pomohla značnému počtu pacientov. Ak vezmeme do úvahy, že len v Moskve sa ročne narodí 80 až 110 tisíc pôrodov, je celkom možné zhromaždiť potrebný počet vzoriek pupočníkovej krvi za niekoľko rokov. Ak to neurobíme, budeme musieť kúpiť takúto krv v zahraničí a zaplatiť 20-25-tisíc dolárov za porciu – takmer rovnako ako za kostnú dreň odobratú darcovi. Priemerný ruský občan si to nemôže dovoliť."

Dnes je vo svetovej klinickej praxi už viac ako tritisíc prípadov transplantácie kmeňových buniek z pupočníka namiesto buniek kostnej drene. Donedávna sa pupočníková krv používala najmä na liečbu detí. Na transplantáciu dospelému nie je vždy dostatočný počet kmeňových buniek obsiahnutých v časti krvi odobratej z jednej pupočnej šnúry. Ukázalo sa však, že ak vyberiete dve alebo dokonca tri vzorky, ktoré sú typovo podobné, môžu sa zmiešať a podať dospelému. To okamžite rozširuje oblasť použitia kmeňových buniek z pupočníkovej krvi.

Jedným z inšpirátorov a horlivých podporovateľov myšlienky vytvorenia bánk pupočníkovej krvi v Rusku je člen korešpondenta Ruskej akadémie lekárskych vied Valerij Grigorievič Savčenko. V hematológii vedecké centrum Ruská akadémia lekárskych vied, kde vedie oddelenie transplantácií kostnej drene, sa transplantáciám kmeňových buniek venuje už viac ako 20 rokov.

„V Rusku prakticky neexistujú darcovia kostnej drene," hovorí. „Preto teraz, keď sa naskytla technologická príležitosť použiť bunky z pupočníkovej krvi na liečbu nielen detí, ale aj dospelých, sa to musí urobiť. Pacienti s leukémiou sú rukojemníkov biológie, časť populácie je na takéto choroby nevyhnutne náchylná a na mieste týchto ľudí môže byť ktokoľvek z nás. Moderná medicína dáva pacientom šancu na prežitie a o túto šancu by nemali byť ukrátení. skutočná alternatíva kostnej drene, preto je potrebné všemožne vytvárať a udržiavať nádoby na jej uskladnenie. Hneď ako sa nahromadí veľké množstvo vzoriek, dôjde ku kvalitatívnemu skoku.“

Pravdepodobnosť, že zmrazené bunky bude potrebovať práve dieťa, z ktorého pupočnej šnúry boli získané, je pomerne nízka. No pri nemenovaných vzorkách je naopak vysoká, najmä ak zvažujete nielen leukémiu, ktorá sa už kmeňovými bunkami lieči, ale aj možnosť potenciálneho využitia v kardiológii a onkológii. Doteraz nahromadené štatistiky o bankách kmeňových buniek ukazujú, že v priemere je dopyt po každej tisícej vzorke.

Použitie kmeňových buniek je možné len na základe dobre vyvinutých technológií, ktorých účinnosť bola preukázaná a potvrdená licenciou. „Liečba kmeňovými bunkami nie je taká jednoduchá otázka, ako sa zdá," vysvetľuje Valerij Grigorievič Savčenko. „Napríklad pri liečbe leukémie pred zavedením darcovských kmeňových buniek im musíte urobiť miesto, to znamená zničiť predchádzajúcu bunku." populácia - choré bunky aj zdravé. A až potom sa v „prázdnych bytoch“ môžu usadiť noví „zákonní“ obyvatelia. Okrem toho sa transplantovaným bunkám musia poskytnúť vhodné podmienky na rast, blízke prirodzeným. Inak , buď sa spustí odmietavá reakcia, alebo sa bunky začnú nekontrolovateľne množiť a vytvoria nádor. S kmeňovými bunkami by sa malo zaobchádzať ako s nástrojom, pomocou ktorého sa dajú vytvárať „biologické barličky“ a tým predĺžiť život pacienta. Napr. veľmi sľubná metóda liečby mozgových príhod pomocou pupočníkovej krvi, ktorá bola doteraz testovaná len na potkanoch, tiež nie je ničím iným ako pokusom o vytvorenie dočasnej biologickej protézy, niečo ako drôtený „chrobák“, ktorý nahrádza vyhorené zátky. Neuróny vytvorené z kmeňových buniek darcu neurobia človeka múdrejším, ale budú plniť svoju elektrickú funkciu. A to umožní pacientovi začať sa pohybovať a vyhnúť sa strate svalová hmota a preležaniny. Pri mozgovej príhode totiž značná časť pacientov zomiera práve na následky fyzickej nečinnosti.“

„Široko propagované metódy omladzovania pomocou kmeňových buniek nemajú nič spoločné s medicínou," zdôrazňuje Valerij Grigorievich. „Toto je mýtus založený na nevedomosti. Vášeň preň pominie, rovnako ako pominula vášeň pre Čumaka a Kašpirovského. Bohužiaľ, mýty odvádzajú pozornosť spoločnosti od naliehavých problémov medicíny skutočné technológie(a jednou z nich je aj transplantácia buniek z pupočníkovej krvi), ktorú je potrebné rozvíjať a replikovať v regiónoch. Okrem toho by sa technológie na liečbu závažných chorôb, ako je rakovina, mali považovať za národný poklad. Investovanie peňazí do medicíny prináša veľké výhody, ale nie v krátkodobom, ale dlhodobom horizonte.“

Oľga Lukinská

O kmeňových bunkách v posledné roky musieť počuť vo veľmi odlišných kontextoch: navrhuje sa ich použitie v kozmetické procedúry a dokonca sa pridáva do krémov, naučila sa extrahovať z mliečnych zubov a pupočnej šnúry, používa sa pri liečbe naj rôzne choroby. V novinách sa často hovorí o nových možnostiach ich využitia, ktoré sa ešte dlho budú musieť v laboratóriu skúmať; Výsledkom je, že niektorí ľudia vnímajú kmeňové bunky ako niečo z budúcnosti, iní si myslia, že už zovšedneli a používajú sa v každom kozmetickom salóne. Poďme pochopiť, čo kmeňové bunky vlastne sú, na čo sa teraz často používajú a aké výhody sú možné zatiaľ len teoreticky.

Odkiaľ to majú?
kmeňových buniek

Kmeňové bunky sú takzvané nediferencované bunky, ktoré sa môžu zmeniť na rôzne bunky organizmu - a ľudia ich majú viac ako dvesto - s rôznymi funkciami, ktoré sú im vlastné. Napríklad pri nervové bunky alebo krvinky majú úzke, špecifické úlohy – a všetku svoju energiu vynakladajú na vykonávanie týchto úloh, nie na rozmnožovanie. A nové červené krvinky alebo neuróny vznikajú z kmeňových buniek, ktoré má každý človek v každom veku. Prichádzajú v rôznych typoch: niektoré sú schopné diferencovať sa len na jeden typ buniek, iné na niekoľko; embryonálnych kmeňových buniek skoro Tehotenstvo sa môže premeniť na akýkoľvek typ bunky v tele.

Medzi vedcami prebieha terminologická diskusia o tom, či všetky tieto bunky možno nazvať kmeňovými bunkami a či sú pojmy „kmeňová bunka“ a „progenitorová bunka“ synonymá, ale vo všeobecnosti sa oba pojmy môžu používať rovnako. Hovoríme o základných bunkách, ktoré sa môžu transformovať na akékoľvek iné – čo znamená, že ak sa s nimi naučíte správne zaobchádzať, môžu vám potenciálne umožniť rast nová koža v mieste popálenia alebo nahradiť pečeňové tkanivo poškodené v dôsledku hepatitídy. Žiaľ, zatiaľ nie je možné kmeňové bunky na takéto účely využiť – stále však existuje množstvo vážnych problémov, ktoré pomáhajú riešiť. Kmeňové bunky je možné získať z embryí (napríklad materiály, ktoré sa vyskytli pri potrate, možno použiť na výskumné účely) a u dospelých je ich hlavným zdrojom kostná dreň. Kmeňové bunky sú tiež aktívne izolované zo zubnej drene a z pupočnej šnúry novorodencov.

Na čo slúžia?

Kmeňové bunky sa už niekoľko desaťročí využívajú pri liečbe závažných ochorení krvi a kostnej drene, ako je napríklad leukémia. Kostná dreň je hematopoetický orgán; v skutočnosti pozostáva z kmeňových buniek. Keď nefunguje alebo produkuje „defektné“ krvinky, jednou z možností liečby je transplantácia, teda „náhrada“ kmeňových buniek kostnej drene zdravými. Na tento účel sa môžu použiť darcovské bunky aj vaše vlastné, ak prešli určitým spracovaním.