Разбираемся, для чего людям пересаживают стволовые клетки и могут ли свиньи помочь в лечении тяжёлых болезней.
Клеточная трансплантология — это метод лечения, при котором в организм больного человека вводят здоровые клетки. Оказавшись внутри, они помогают восстанавливать повреждённые ткани и стимулировать процессы заживления. Этот метод применяют для лечения болезней крови и восстановления после некоторых видов рака. В перспективе перечень возможностей терапии, вероятно, расширится: учёные проводят клинические испытания для проверки эффективности трансплантации клеток для лечения проблем сердечно‑сосудистой системы, болезни Паркинсона, диабета и рассеянного склероза.
Как появилась клеточная терапия
Экспериментировать с пересадкой клеток начали ещё в XIX веке. Так, французский медик Шарль Броун‑Секар пробовал ввести человеку гормональные клетки из яичек зверей, предполагая, что это поможет продлить молодость. А британский доктор Уотсон‑Уильямс пытался спасти подростка с тяжёлой формой сахарного диабета с помощью клеток поджелудочной железы овцы. Этот эксперимент закончился неудачно, мальчик погиб через три дня. В начале XX века швейцарец Поль Ниханс лечил пациентов от рака, делая им инъекции с клетками эмбрионов овцы. Медик утверждал, что метод работал, хотя других доказательств этому нет.
Первые по‑настоящему успешные эксперименты начались в середине ХХ века. Учёные пришли к идее, что донорский материал для терапии стоит брать у людей. Для этой задачи подошли стволовые клетки. Они при определённых условиях способны преобразоваться в любые другие. Первым, кто попробовал пересадить их человеку, был американец Эдвард Томас: в 1956 году медик ввёл пациенту, больному лейкемией, костный мозг, взятый у его брата‑близнеца. Операция прошла успешно. В 1990‑м Томас получил Нобелевскую премию за вклад в развитие клеточной терапии.
В 1958 году Жорж Мате проверил, как этот способ работает в случае, если между пациентом и донором нет родственных связей. Он трансплантировал стволовые клетки пяти физикам из Югославии, которые подверглись радиации. Четверым это помогло. Но после процедуры часть пациентов столкнулась с истощением организма. Мате предположил, что такая реакция связана с ответом клеток донора на клетки реципиента: они не могли прижиться и уничтожали друг друга. Такое состояние называют РТПХ — реакция «трансплантат против хозяина».
Сейчас перед трансплантацией для снижения рисков РТПХ клетки очищают от Т‑лимфоцитов. Они как раз отвечают за блокирование и уничтожение чужеродных элементов в организме. Полностью исключить реакцию пока нельзя, но существуют препараты, которые помогают снизить эффект РТПХ.
На протяжении последних 60 лет клеточная терапия существенно изменилась. Сейчас клетки для трансплантации берут не только из костного мозга, но и, например, крови и жировой ткани. А источником материала могут быть не только доноры, но и сами пациенты.
Какой бывает клеточная терапия
В зависимости от источника материала для трансплантации терапию делят на три вида:
- аутологичная — клетки берут у самого пациента;
- сингенная — у однояйцевого близнеца;
- аллогенная — у донора.
В теории существует и ещё один вариант — ксеногенная терапия, когда клетки берут у животных. Несмотря на неудачные опыты прошлого, эту идею всё ещё считают перспективной. Учёные обсуждают её применение для лечения диабета, болезней печени или цистита. Самым подходящим донором для человека считают свинью.
Как работает клеточная терапия
После получения материала медикам необходимо подготовить его к введению в организм пациента. Для этого стволовые клетки размножают и проводят над ними ряд манипуляций, которые помогают запрограммировать их на конкретные задачи и очистить от компонентов, которые способны увеличить риски непринятия трансплантата.
Далее клетки вводят в организм. Способы разные: через вены, ткани, суставы, коронарную артерию, пространство вокруг спинного мозга. Всё зависит от болезни. После пересадки клеткам нужно прижиться. В среднем на это требуется 100 дней. В течение этого времени пациент должен находиться в контакте с медиками, чтобы быстро получить помощь в случае осложнений.
Перед применением клеточной терапии медики проводят ряд исследований, в том числе ЭКГ, томографию и клинический анализ крови, чтобы убедиться, что пациент сможет перенести такое лечение.
Какие клетки можно использовать для терапии
1. Взрослые (постнатальные) стволовые клетки
Это специализированные стволовые клетки, которые есть в теле каждого взрослого человека. Они могут преобразоваться только в определённые типы клеток. В зависимости от этого они делятся на виды:
- гемопоэтические превращаются в клетки крови;
- нейральные — в клетки нервной системы;
- мезенхимальные — в клетки хрящевой, жировой и костной тканей.
Основным источником взрослых стволовых клеток является костный мозг. Но найти их можно и в других частях организма: например, мезенхимальные есть в жировой ткани и пульпе зубов.
2. Эмбриональные стволовые клетки
Это молодые плюрипотентные клетки, то есть такие, которые не имеют специализации и могут превратиться в любые другие. Их получают из бластоцисты — эмбриона возрастом от 3 до 5 дней. Для этого его выращивают в лабораториях, искусственно оплодотворяя донорскую матку.
У этого типа клеток большой потенциал, но с ними есть ряд проблем. Их важно правильно запрограммировать и убедиться, что в организме человека они превратятся в клетки необходимой формы. Кроме того, существует риск спонтанного или неравномерного увеличения. Сейчас учёные работают над поиском эффективных механизмов контроля процесса.
Кроме того, выращивание эмбрионов с целью получения стволовых клеток не все считают этичным. Решением этой проблемы могут стать индуцированные плюрипотентные клетки.
3. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
Их получают из взрослых соматических клеток (то есть любых, кроме половых). Механизм работы с ними придумал японский учёный Синъя Яманака. Он исследовал эмбриональные клетки, чтобы найти в них гены, которые отвечают за плюрипотентность. Выяснилось, что за это отвечают четыре гена — Sox2, Oct4, Klf4 и с‑Мус. Сейчас их называют «факторами Яманаки».
После активации этих генов клетка постепенно теряет специализацию и возвращается к эмбриональному состоянию. Далее её можно запрограммировать как угодно. Например, можно клетку нервной ткани переделать в клетку крови. А ещё предположительно после обратного введения ей будет проще прижиться в организме.
Сейчас индуцированные плюрипотентные стволовые клетки считаются перспективным материалом для трансплантации, и в будущем они могут заменить эмбриональные.
4. CAR‑T
Стволовые клетки не единственный возможный материал для терапии. Например, для борьбы с раком применяют модифицированные Т‑лимфоциты (CAR‑T). Это клетки крови, которые программируют на поиск и уничтожение раковых. Т‑лимфоциты при этом берут непосредственно у больного. В вены человека вставляются два катетера. Через первый кровь попадает в трубку, где мгновенно проходит фильтрацию, а затем через второй катетер возвращается в организм. Процедура длится 2–3 часа.
В процессе у человека может снизиться уровень кальция. Это приводит к мышечным спазмам, онемению и покалыванию. Поэтому проводить такую процедуру лучше близко к палате, в которой лежит человек. Так делают, например, в новом научно‑исследовательском комплексе клеточных технологий в Обнинске. Кроме терапии, основанной на методе CAR‑T, там будут заниматься трансплантацией костного мозга и диагностикой рака. А ещё планируется разработка четырёх препаратов на основе соматических клеток.
