Текст | Cтуденты

Вторая страховка

Стволовые клетки ежедневно поддерживают все жизненные функции организма. Они восстанавливают поврежденные ткани, старые и отмирающие структуры, поэтому их применяют при лечении различных заболеваний. Корреспондент журнала NewTone посетил петербургский «Покровский банк стволовых клеток», чтобы узнать, как получают, культивируют и применяют стволовые клетки в медицине.

История изучения
История применения стволовых клеток пуповинной крови началась в 1988 году, когда в Париже впервые успешно пересадили СК пуповинной крови пятилетнему мальчику с анемией Фанкони (тяжелая форма наследственной анемии). Провела смелую операцию профессор Элиан Глюкман. Первыми создателями банков частного и государственного хранения пуповинной крови стали американцы. История банков стволовых клеток началась в 1991 году, когда при Нью-Йоркском центре крови организовали банк стволовых клеток пуповинной / плацентарной крови.

В 90-х годах ХХ века медики рассматривали одну область применения гематопоэтических стволовых клеток пуповинной крови, а именно онкогематологические заболевания системы кровообращения (анемия, лейкоз), и в основном банки создавались для того, чтобы гематологи пользовались хранящимися там клетками для лечения пациентов. В начале 2000-х в вартонове геле — веществе, которое заполняет пупочный канатик, — обнаружили мезенхимальные стволовые клетки.

Директор «Покровского банка стволовых клеток» Шерзод Адылов объясняет, что главная цель компании — сохранить биоматериалы новорожденных, которые в будущем можно использовать для лечения заболеваний. СК пуповинной крови аналогичны костному мозгу, из-за чего получили статус второй медицинской страховки с широким временным диапазоном использования: по последним данным СК хранятся 25 лет. Теоретически, при соблюдении температурного режима клетки можно хранить бесконечно долго.

Два основных типа СК, применяемых сегодня в медицине:
гемопоэтические (ГСК)
мезенхимальные (МСК)
Первый тип преимущественно живет в костном мозге и создает клетки крови. Второй — вокруг сосудов, которые пронизывают все органы и ткани, поддерживают баланс в организме и служат источником регенерации при повреждениях. МСК — предшественники костной, хрящевой, эпителиальных, нервных тканей. Выделяют их из костного мозга, жировой ткани, пуповины, стромы внутренних органов и пульпы молочного зуба. При рождении ГСК получают из пуповинной крови, МСК — из пупочного канатика.

Лечение с помощью СК
Сейчас в мире активно изучают негематологическое применение стволовых клеток крови: при лечении заболеваний, которые не связаны с системой кровообращения (ДЦП, гепатиты, восстановление после химиотерапии, сердечно-сосудистые заболевания). Стволовые клетки используют и для лечения ряда генетических синдромов. Подобные заболевания связаны с клетками системы кровообращения, поэтому врачи заменяют элементы с некачественным кроветворением на нормальные. «Например, СК применяют в ситуациях, в которых иммунные клетки атакуют нервные окончания, или нарушаются обменные процессы.
Таких заболеваний немного, и есть данные, подтверждающие эффективность лечения», — рассказывает заведующий лабораторией выделения стволовых клеток Дмитрий Иволгин.

Благодаря исследованиям генома и развитию методов вмешательства в гены ученые впервые изменили генетику СК. Такие СК используют, например, при лечении онкологических заболеваний. СК обучают распознавать опухолевые клетки и уничтожать их. Эксперименты по применению СК с измененной генетикой продолжаются. Для лечения редко хватает однократного введения стволовых клеток в организм человека, поэтому применяют курсовую терапию. «При лечении бронхита обычно врач прописывает антибиотик по одной таблетке два раза в день 5-7 дней. Но при использовании клеточных технологий такой способ терапии не работает. Курс лечения для каждого пациента отличается, потому что у людей разные масса тела, пол, стадия заболевания, общее состояние организма», — объясняет Дмитрий Иволгин.

Курс назначается индивидуально: врач определяет используемые клетки, дозировку, которая рассчитывается на килограмм массы тела, кратность, промежуток между введением лекарства. «Лечение превращается в творческий процесс, в котором участвуют сотрудники отдела регенеративной медицины, лаборатории клеточных культур и врач. Мы садимся втроем или вчетвером и пытаемся выработать единую точку зрения относительно лечения одного пациента», — продолжает рассказ заведующий лабораторией.

Путь введения СК в организм человека зависит от ситуации, в которой их применяют. Раньше суспензия вводилась внутривенно с помощью капельницы. Затем ряд исследований доказал, что не все стволовые клетки работают в нужном месте. Поэтому появились способы точечной доставки. Например, существует методика введения стволовых клеток непосредственно в костный мозг для лечения заболеваний системы кровообращения. При болезнях нервной системы проводят спинномозговую пункцию: прокалывают
оболочку спинного мозга и в пространство со спинным мозгом вводят стволовые клетки. При заболеваниях печени используют методы, предполагающие контроль рентгеновским аппаратом: клетки вводят через тонкие катетеры в сосуды, кровоснабжающие орган. Для доставки в головной мозг применяют интраназальный метод, так как кровоснабжение слизистых оболочек носа и головного мозга связано между собой.

Размножение клеток
Однако количества выделенных клеток из пуповинной крови или пупочного канатика недостаточно, чтобы получить значимую терапевтическую дозу. Эту задачу решает лаборатория культивирования клеток, основное направление которой — размножение мезенхимальных СК. Размножение клеток предполагает выращивание их в определенной питательной среде. После этого банк замораживает и хранит их. «К организации производства культивирования предъявляют высокие требования, — подчеркивает руководитель научных проектов “Покровского банка” Нателла Енукашвили. — Выделение пуповинной крови происходит в закрытой системе: трубки, шприцы, мешки — нигде нет контакта с окружающей средой. А в лаборатории культивирования — есть, поэтому и требования к нашему процессу выше».

Клетки вводят в пластиковую посуду, где они в дальнейшем размножаются, и заливают водно-солевым раствором. Иногда добавляют белковые покрытия, чтобы увеличить адгезию клеток — их способность прикрепляться к пластику. В отличие от ГСК, которые плавают в растворе, МСК обладают способностью прикрепляться к пластику. В физрастворе клетки расти не будут, поэтому специалистам нужно создать среду, схожую с человеческим организмом. Этим занимаются коммерческие компании, которые в результате исследований подбирают оптимальный набор солей, витаминов, аминокислот, минералов, которые нужны клеткам для роста. Чтобы исключить риск развития других клеток, сотрудники лаборатории постоянно проверяют, какие именно клетки растут, и каждый день биотехнологи просматривают морфологию культуры. Также материалы проходят анализ на проточном цитометре. Клетки обрабатывают антителами, которые распознают антигены на поверхности культуры. На антитела прикрепляют флуоресцентную молекулу. Если антитело распознало антиген, то оно закрепляется на клетку,
и флуоресцентный маркер светится при облучении лазером. Существует стандарт, определяющий, с какими телами клетка должна связываться, а с какими — нет. Специалист, который работает на проточном центрометре, сравнивает клетку с набором маркеров и дает заключение о соответствии иммунного фенотипа.

Существует теоретическая вероятность влияния человеческого фактора при работе с большим потоком образцов. Чтобы избежать ситуации, когда специалист может по ошибке написать неверную фамилию, разработали стандарт штрих-кодирования: образец получает на входе штрих-код и этикетку. Таким образом, банки полностью прослеживают образцы клеточного продукта. «Покровский банк» внедрил STR-типирование — способ генетической идентификации клеток. Специалисты определяют генетический профиль во время поступления материала и перед закладкой на хранение или выдачей клинике. Если генетический профиль совпадает, значит, материал принадлежит одному и тому же человеку. Впервые этот метод использовали судмедэксперты. Сейчас многие банки Европы и США внедряют STR-типирование. Суть метода заключается в исследовании ДНК. На хромосомах человека располагаются короткие повторы по три нуклеотида, которые выстроены в небольшие массивы, и каждый человек обладает уникальным набором. «Покровский банк» использует систему из 20 маркеров (существует также на 9 и 13 маркеров), которую разработали российские ученые; она является единым стандартом страны. Вероятность совпадения 20 маркеров — 1 к 500 триллионам.

В начале нуклеотидную последовательность амплифицируют (увеличивают число копий ДНК — прим. ред.) методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Затем синтезируемые участки секвенируют и определяют уникальный профиль. Для этого используют ПЦР-амплификатор и секвенатор.

Сотрудники банка обязаны исключить заражение клеток бактериальными и вирусными инфекциями, поэтому каждый образец при поступлении тестируют. После культивирования образцы заново проверяют на наличие новых инфекционных агентов.

Генетика
Большинство генетических заболеваний нельзя предотвратить, поэтому важно планировать беременность. «Существуют некоторые моногенные заболевания, такие как спинально-мышечная атрофия и миодистрофия Дюшенна-Беккера, которые проявляются не сразу после рождения, а в течение первых нескольких лет жизни», — объясняет заведующая лабораторией генетики Елена Котелевская. Ребенок рождается нормальным, но постепенно становится слабее: перестает ходить, двигать руками, и у него слабеет сердечная мышца. Большинство людей с подобным диагнозом умирает , потому что дыхательная система и сердце перестают работать. «Если в семье были случаи смерти в молодом возрасте по неясным причинам, то стоит пройти обследование у генетика», — рекомендует Котелевская.

Некоторые пороки видно на первом (десять недель) скрининговом УЗИ плода, в том числе синдром Дауна. Но другие заболевания обычно проявляются только в первые месяцы жизни новорожденного. Например, проблемы с обменом веществ, когда ребенок начинает реагировать на пищу: на материнское молоко, фрукты, злаки.

Если родители — носители генетического заболевания, то с вероятностью 25 % может родиться ребенок с его проявлением. В таких случаях врачи рекомендуют провести экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), чтобы получить здоровый эмбрион.

Иногда при многочисленных неудачах искусственного и естественного оплодотворения супругам назначают такой анализ, как HLA-типирование. Если у родителей ребенка белки HLA-системы похожи, то при прикреплении эмбриона к телу матери родительский организм воспринимает клетки зародыша как свои и может распознать их как опухоль, поэтому происходит выкидыш.

При планировании беременности такой анализ лучше не делать, так как лишние знания могут принести беспокойство. Важно помнить, что нет такого правила: если супруги похожи, значит, у них никогда не будет детей. Ведь рождаются и живут дети, которым достались одинаковые родительские белки. Так как антигены HLA-системы отвечают за иммунитет организма, наличие некоторых белков может повысить вероятность аутоиммунных заболеваний, в частности, сахарного диабета и болезни Бехтерева. HLA-систему используют при трансплантации органов, стволовых клеток костного мозга или пуповинной крови. Перед пересадкой пациенту ослабляют иммунитет с помощью химиотерапии и пересаживают донорские клетки или органы. Тогда появляется необходимость, чтобы новые клетки «узнавали» организм как родной, а для этого важно максимальное совпадение по HLA-системе клеток донора и пациента.

В банке стволовых клеток обязательно должна быть лаборатория HLA-типирования. Также такое учреждение может проводить генетические анализы на основе пуповинной крови. Врачи без показаний не делают тесты на предрасположенность к мультифакторным заболеваниям (которые зависят от окружающей среды и проявляются во взрослом возрасте), чтобы не беспокоить родителей, а диагностируют моногенные заболевания. Специалисты могут выявить диагноз и начать своевременную терапию, либо найти мутации в генах и помочь ребенку спланировать семью в будущем.

Диагностика заболеваний
В «Покровском банке» развивается направление генетической диагностики неврологических заболеваний. В клинику обращаются родители детей с умственной отсталостью, мышечными проблемами, ДЦП, эпилепсией — отклонениями, причины которых не могут объяснить другие врачи. В итоге оказывается, что это синдром, вызванный генетической поломкой. И часто это мутация, произошедшая в период развития плода. Поставленный диагноз и генетическая диагностика помогают предвидеть будущее развитие болезни,
и на основе данных врач составляет индивидуальную терапию.

В последнее время многие начали проводить ДНК-тестирование. Генетик объясняет, что подобная диагностика отражает мультифакторные заболевания: сердечно-сосудистые, астму, аутоиммунные, онкологические. Например, мутации в генах BRCA 1, 2 у женщин повышают вероятность развития опухоли молочной железы или яичника до 50 лет. Такие анализы важно проходить, но для них нужны показания. Если в семье были стабильные проявления онкологических заболеваний или артериальной гипертензии, то
нужно узнать риски для своего организма.

Главная рекомендация по результатам анализа — следовать ЗОЖ, не злоупотреблять алкоголем, не курить. Но есть и некоторые особенности: кому-то не нужно активно заниматься спортом, потому что это может повлиять на сердечно-сосудистую систему. Другим нужно ходить регулярно к онкологу. Онкологические заболевания бывают двух типов. Первый проявляется до 50 лет, когда можно отследить мутацию, которая передается по наследству. Второй — после 60-70 лет, когда человек «дожил» до рака от старости, и его клетки начинают преобразовываться. В этой ситуации онкология не связана с наследственностью, потому что на нее повлияли внешние факторы.

В настоящее время ученые используют СК как терапию для лечения широкого спектра медицинских заболеваний. Идея метода состоит в том, чтобы использовать естественную способность стволовых клеток для излечения пациента. Использование СК перспективно для лечения большинства основных заболеваний: онкологических, сердечно-сосудистых, болезни Паркинсона, рассеянного склероза, инсульта, инфаркта, синдрома Хантингтона, травм спинного мозга.




Детали работы
ЛигаСтуденческая лига
НаправлениеТекст | Cтуденты
НоминацияСтатья
АвторКрецу Кристина Николаевна
Дата публикации01.05.2017
Место публикацииЖурнал NewTone

Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

avatar
wpDiscuz