Використання стовбурових клітин в медицині. Проблеми та перспективи

Міністерство охорони  здоров`я України

Вінницький Національний медичний університет ім. М. І. Пирогова

Кафедра загальної гігієни та екології. Основи біоетики та біобезпеки

Реферат

Використання  стовбурових клітин в медицині.

Проблеми та перспективи

                                                               Виконав: студент ІІІ курсу, 9-а групи

                                                               Медичного факультету №1

                                                               Лавренчук Олексій Андрійович

                                                                        Викладач: Браткова Ольга Юріївна.           

Вінниця 2013

План

1. Вступ
2. Стовбурові клітини
3. Трансплантація стовбурових клітин. Проблеми та перспективи
4. Висновок
5. Література

Вступ

Дослідники у галузі медицини впевнені, що стовбурові клітини мають потенціал  змінити зовнішній вигляд людських хвороб. Існує величезна кількість  лікувальних методів, що опираються на стовбурові клітини. Проте більшість з них використовується досить рідко, бо це здебільшого експериментальні методи, до того ж вони не завжди ефективні. Медики-дослідники уважають, що стовбурові клітини можна використовувати для лікування онкозахворювань, хвороби Паркінсона, пошкоджень спинного мозку, м'язів, тощо. Тим часом досі ще не визначеною є суспільна та наукова позиція щодо етичного аспекту вживання стовбурових клітин у медицині.

Проте стовбурові клітини вже досить успішно використовуються у наукових дослідженнях, і далеко не всі вчені розділяють думку, що єдиною метою цих досліджень є клітинна терапія. Вони вважають, що дослідження стовбурових клітин є досить цінним і саме по собі.

2.Стовбурові  клітини

Стовбурові клітини  — це первинні клітини, що зустрічаються в усіх багатоклітинних організмах. Ці клітини можуть самовідновлюватися шляхом поділу клітини, а також можуть диференціюватися в досить велику кількість спеціалізованих типів клітин. Дослідження стовбурових клітин людини розпочалося з відкриття канадських учених Ернеста Мак Кулоха та Джеймса Тілла у 1960 .

Існують дві досить широкі категорії  стовбурових клітин ссавців: ембріональні стовбурові клітини, що походять безпосередньо від бластоцисти, та стовбурові клітини дорослого організму, що знаходяться у зрілих тканинах. У ембріонах, що розвиваються, стовбурові клітини можуть диференціюватися в усі спеціалізовані ембріональні тканини. Стовбурові клітини дорослого організму діють як репараційна система для тіла, підтримуючи потрібну кількість спеціалізованих клітин.

Головною особливістю  стовбурових клітин є те, що в  ембріональної стовбурової клітини  відсутня спеціалізація. Крім того, ембріональні стовбурові клітини є:

• похідними всіх типів клітин в організмі, тим унікальним будівельним матеріалом, з якого пізніше формуються органи і тканини;
• завдяки відсутності спеціалізації, при потраплянні ембріональних клітин у будь-який орган з них формуються клітини саме цього органа, тому є перспективи їх застосування для відновлення пошкоджених тканин і органів;
• ці клітини не сприймаються організмом реципієнта як чужорідні, а тому при їх трансплантації не спостерігається відторгнення, не потрібен індивідуальний підхід, як при переливанні крові або пересадці органів;
• цікаво, що ембріональні стовбурові клітини мають здатність самостійно знаходити “слабкі місця” — ті, де їх допомога найбільш потрібна.

Ці властивості стовбурових клітин відкривають можливості їх широкого застосування. Перенесення їх в організм , тобто клітинна трансплантація може бути використаним з метою лікування. Зараз активно досліджується трансплантація стовбурових клітин.

3.Трансплантація стовбурових клітин. Проблеми та перспективи

Попадаючи в організм пацієнта, клітини продовжують жити, ділитися, виділяти активні речовини протягом тривалого часу. Тривалість життя таких клітин в організмі залежить від багатьох факторів, зокрема тяжкості захворювання і стану організму реципієнта.

Більшість стовбурових клітин знаходяться  в кістковому мозку, менше — в  периферичній крові (їх виділення з  кровотоку є непростим завданням), у пупковому канатику. За джерелом стовбурових клітин для трансплантації виділяють:

• аутотрансплантацію — пацієнт одержує власні стовбурові клітини;
• сингенну трансплантацію — пацієнт одержує стовбурові клітини від ідентичного близнюка;
• алогенну трансплантацію — хворі одержують стовбурові клітини від родичів, з крові канатиків пуповини, а також з трупного матеріалу (ембріональна зародкова тканина, одержана при абортах).

Поряд з трансплантацією  живих, здатних до репопуляції клітин, в останні роки широко вивчається застосування субклітинних екстрактів фетальних клітин і тканин. Механізм очікуваного позитивного впливу при використанні тканинних і клітинних трансплантатів є дещо іншим, ніж при трансплантації ембріональних стовбурових клітин. В організм пацієнта потрапляє цілий ряд біологічно активних, збалансованих сполук природного походження, що можуть впливати на різні складові цілісного організму і виконувати стимулюючу та замісну функції.

Отже, трансплантація стовбурових  клітин можлива з використанням  кістковомозкових та ембріональних стовбурових клітин. Кістковомозкові стовбурові клітини є поліпотентними, аутологічними і легко видобуваються з кісткового мозку. Проте існують і не зовсім з’ясовані питання: по-перше — умови культивування для перетворення цих клітин у спеціалізовані тканини, по-друге — які саме субпопуляції повинні бути трансплантовані. Щодо ембріональних стовбурових клітин, то крім етичних проблем (про що йтиметься далі), використання їх пов’язане з великими технічними проблемами — важко досягти їх клонування саме на стадії бластоцисти. До того ж, це все-таки чужорідний матеріал, створити ж персональні клітинні лінії у найближчому майбутньому не уявляється можливим. Іншою альтернативою є використання ембріональних стовбурових клітин для репрограмування клітин хазяїна. Однак всі ці методики перебувають на ранній стадії дослідження, і говорити про їх клінічне використання поки що рано.

Слід зазначити, що трансплантація периферичних стовбурових клітин порівняно  з трансплантацією клітин кісткового мозку вимагає меншого зважання на систему HLA-антигенів, і тому при ній можна не проводити HLA-типування, що значно спрощує процедуру трансплантації і післятрансплантаційного ведення хворих.

Отримання периферичних стовбурових  клітин від живого родинного донора (методом аферезу або лейкоферезу) створює певний дискомфорт для нього, хоча ризик ускладнень, незручностей і психологічних бар’єрів є мінімальним, особливо — у порівнянні з донорством інших органів. Однак бажання віднайти інші можливості для трансплантації стовбурових клітин в останні роки примушує звертатися до інших джерел трансплантаційного матеріалу: кров пупкового канатика, що залишається після пологів, ембріональні стовбурові клітини, одержані при абортах.І саме тут виникає ціла низка запитань, насамперед — етичних, значна частина яких залишається поки що без відповіді.

Незважаючи на те, що дослідження  в галузі ембріональних клітин мають  великі наукові перспективи, в США, Німеччині та Австрії вони тимчасово  заморожені, однак в інших країнах  — Великобританії, Японії, Австралії — продовжують проводитися. Основна етична проблема при трансплантації стовбурових клітин полягає в тому, що основне джерело ембріональних клітин на сьогоднішній день — фетальна тканина від медичних абортів і матеріал, що залишається після штучного запліднення. Католицька церква, релігійні общини, громадські організації, що ведуть боротьбу за заборону абортів, висловлюються за те, щоб разом з абортами заборонити і дослідження в галузі трансплантації стовбурових клітин та лікування з їх застосуванням.

В Україні проблема етичного аспекту  трансплантології перебуває на стадії пошуку, і підґрунтям для цього  стали фундаментальні розробки вітчизняних  вчених у даній галузі. Так, декілька років тому на Першому Національному  Конгресі з біоетики, який відбувався під егідою Національної академії наук України, Академії медичних наук України, Міністерства охорони здоров’я України і Міністерства екології та природних ресурсів України, зазначалося, що розробка лікарських засобів, впровадження новітніх біотехнологій, розшифрування геному людини, генна терапія, експерименти з клонування — ось неповний перелік визначних досягнень науки останніх років, що потребують пильної уваги з урахуванням біоетичних принципів. Проблема полягає у пошуку шляхів гармонізації досягнень медицини та біології з правами людини та її гідністю. На думку академіка НАН та АМН України, доктора медичних наук, професора Юрія Кундієва (Інститут медицини праці АМН України), “...наприкінці ХХ сторіччя було досягнуто визначних успіхів у біології та медицині — розшифровано геном людини, розроблено принципи генної терапії, здійснено клонування тварин, звичайним стало лікування безплідності шляхом екстракорпорального запліднення. Деякі науковці запропонували способи лікування низки захворювань за допомогою стовбурових клітин, отриманих з ембріональної тканини. Триває активна дискусія між прибічниками та противниками евтаназії, трансплантації органів тощо. У зв’язку з цим існує необхідність оцінити етичний аспект сучасних наукових досягнень з метою попередити впровадження тих технологій, що можуть зашкодити людині. Забезпечити дотримання біоетичних принципів можна завдяки відповідній правовій базі. На жаль, в Україні подібна легальна основа поки що відсутня, але є можливість використовувати окремі статті “Основ законодавства про охорону здоров’я”. У будь-якому випадку, інтереси людини мають бути вищими за інтереси науки чи суспільства. Цих принципів слід дотримуватися на всіх етапах життя людини — від народження і до смерті”.

На продовження цієї думки академік АМН України, член-кореспондент НАН України, доктор медичних наук, професор Ісаак Трахтенберг (Інститут медицини праці АМН України) підкреслив, що “...на сьогоднішній день, виходячи з позицій біомедичної етики, існує серйозна проблема моралі та відповідальності суспільства за спекулятивні новації, пропаганду сумнівних засобів, поширення цілительства та різного роду окультних наук. У засобах масової інформації популяризуються екстрасенси, біоенергетики, ясновидці, чаклуни тощо. Однак методи їхнього “лікування” можуть мати жахливі наслідки для пацієнтів. Через віру в чудодійну силу неперевірених методів хворі зі злоякісними новоутвореннями запізно звертаються до фахівців традиційної медицини, втрачаючи шанс на виліковування. Такому стану речей сприяє недосконалість нашого законодавства”.

На жаль, все це певною мірою стосується і проблеми трансплантації стовбурових клітин. З цього приводу хотілося б зауважити таке:

• В Україні поки що не створена струнка правова база з даного питання.
• Метод трансплантації стовбурових клітин і тканинної терапії — новий перспективний метод лікування, однак, як кожен новий високоефективний метод, крім позитивних моментів, має і побічні дії. На сьогодні вони вивчаються, а тому поки що не розроблено чітких показань і протипоказань до проведення даного виду лікування. На сьогодні дана методика залишається прерогативою головним чином великих спеціалізованих науково-дослідних центрів під егідою АМН України, які, маючи достатній досвід та фундаментальну і аналітичну базу, здатні узагальнити наявні дані з виробленням чітких рекомендацій для практичної охорони здоров’я.

При розвитку комерційного напрямку даної галузі часто переважають  естетичні, а не медичні показання. Дійсно, введення ембріональних клітин у дорослий організм і приживлення  їх серед старіючих і патологічно  змінених клітин створює унікальну ситуацію — на старі клітини і органи починають діяти найпотужніші фактори оновлення і розвитку, завдяки чому стає можливим “омолодження” організму. Однак це породжує інші проблеми — чи витримає старіючий організм такий масивний поштовх, чи достатніми виявляться його внутрішні резерви для адаптації до нових умов, чи не послужить така експансія не лише поштовхом до “омолодження”, а й початком “обриву” певних адаптаційних можливостей з розвитком катастроф у судинному, імунному та інших басейнах?

Потенціал комерційного розвитку даної галузі (особливо щодо впливу на старіння організму) привертає увагу молодих енергійних осіб, які часто в прагненні швидко розбагатіти не оцінюють критично свої професійні можливості, не мають достатнього практичного загальномедичного досвіду для реальної оцінки співвідношення “ризик–користь” даної процедури.

На жаль, деякі засоби масової інформації (у тому числі  — в мережі Інтернет) поширюють  сенсаційні повідомлення про унікальні (без застережень і обмежень) властивості  даного методу, як і різноманітних фітоконцентратів, харчових добавок, трав’яних чаїв на інших “нових композицій”, що не пройшли необхідних етапів дослідження ефективності та безпеки і не зареєстровані як лікарські препарати.

Ще однією важливою проблемою, що виникає при трансплантації стовбурових клітин, є можливість пухлинного росту. І хоча цей метод використовується у хворих зі злоякісними пухлинами для відновної терапії після проведення рентген- або хіміотерапії, власне трансплантація стовбурових клітин може стати поштовхом іноді неконтрольованого клітинного росту, зокрема — пухлинного.

Для виключення можливого  зараження реципієнта всі біооб’єкти повинні проходити перевірку  на відсутність бактеріального і  мікробіологічного забруднення, інфікування  сифілісом, токсоплазмозом, вірусами гепатиту В і С, цитомегаловірусом, СНІД, вірусом краснухи, герпесу. Чистота біопрепаратів має ретельно забезпечуватися бактеріологічними дослідженнями на аеробну й анаеробну інфекцію, тестування проводиться методами полімеразної ланцюгової реакції. Кожен біопрепарат повинен мати паспорт, що підтверджує його безпечність для пацієнта.

Часто проведення ретельних  досліджень не підтверджує ефективність нового методу, зокрема — його очікуваних позитивних результатів. Однак пошук  у галузі трансплантації стовбурових клітин активно розвивається. На підтвердження цього наводимо нижче останні (2002–2003 року) дані досліджень, проведених у різних країнах.

Проведення трансплантації стовбурових клітин (СК) селезінки  для регенерації інтими після  пошкодження судин в експерименті на мишах показало, що трансплантовані СК сприяли відновним процесам після пошкодження судин. Прискорення реендотелізації спричиняло зниження утворення неоінтими (швидке утворення неоінтими — один із важливих кроків атеросклерозоутворення). Дані результати можуть сприяти новому погляду на стовбурово-клітинну біологію і її перспективи для практичної медицини, зокрема — для лікування атеросклерозу.

Багато досліджень присвячено характеристиці ендотеліальних стовбурових  клітин, похідних пупкового канатика. Кров з пупкового канатика людини багата на гемопоетичні стовбурові клітини, і тому може використовуватись як нове джерело для виділення і використання попередників стовбурових клітин. Характеризуючи культуру попередників стовбурових клітин, взятих із крові пупкового канатика, з погляду на їх клітинний фенотип, здатність до реплікації і функціональні особливості, вчені дійшли висновку, що ендотеліальні стовбурові клітини зазначеного генезу зберігають фенотип ендотелію, отриманого в культурі in vitro. Отримані результати розширюють перспективи трансплантацїі СК в лікуванні кардіоваскулярних захворювань.

Обговорюються питання  можливості регенерації венозної тканини  шляхом вживлення стовбурових клітин. Однак попередні дослідження  показали, що велика кількість ендотеліальних клітин, вживлених у вену, гинули чи некротизували протягом кількох днів після ендотеліальної регенерації.

Цікаве запитання :”Чи  можлива диференціація кістковомозкових стовбурових клітин у зрілі кардіоміоцити?”  Трансплантація кістковомозкових мезенхімальних стовбурових клітин у міокард є новою багатообіцяючою технологією для покращення гемодинамічної функції серця. Проте поки що недостатньо даних щодо того, які клітини мають кращі перспективи для відновлення структури і функції, а також формування нових судин у зоні інфаркту. Ряд авторів вивчали вплив факторів росту на їх здатність індукувати утворення кардіоміоцитів із людських кістковомозкових стовбурових клітин in vitro. Встановлено, що використання фактора росту дозволяє досягти диференціації кістковомозкових стовбурових клітин до міоцитів у 85 %, але спонтанне їх скорочення відсутнє. За даними інших публікацій, скорочення не досягається навіть шляхом додавання ацетилхоліну.

В ряді експериментів  проведена інтраміокардіальна трансплантація людських ембріональних стовбурових клітин пацюкам з гострим інфарктом міокарда. Випадки смерті, аритмій, ненормального росту клітин у ділянках вживлення не відмічалися.

Серед клінічних випробувань  цікавим є проспективне контрольоване дослідження, що стосується трансендокардіальної трансплантації аутоклітин кісткового мозку при тяжкій хронічній серцевій недостатності. У пацієнтів, пролікованих цим методом, виявлено зменшення симптомів серцевої недостатності, підвищення ФВ і міокардіальної перфузії, хоча й не виявлено покращення віддалених результатів і підвищення рівня виживання у порівнянні з контрольною групою.

Цікаві результати були отримані при вивченні інфаркту міокарда у чоловіків із донорським жіночим  серцем. На підтвердження того, що людські екстракардіальні стовбурові клітини мають властивість диференціюватися в кардіоміоцити, було встановлено, що за наявності в цих чоловіків інфаркту міокарда в зоні ураження виявляли клітини з Y-хромосомою.

З іншого боку, встановлено  підвищення рівня циркулюючих стовбурових клітин у ранній фазі інфаркту міокарда. Отримані дані свідчать про важливу роль стовбурових клітин у відновних процесах пошкодженого міокарда після гострого інфаркту. Хоча більшість досліджень проводилося на тваринах, є окремі дані, що стосуються клінічних результатів: зокрема, вивчення 12 пацієнтів з гострим інфарктом міокарда показало, що рання фаза інфаркту супроводжується підвищенням рівня циркулюючих стовбурових клітин.

Цікавим є той факт, що після інтракоронарного введення стовбурових клітин спостерігається покращення коронарного кровообігу. Введення зрілих клітин попередників чи похідних клітин кісткового мозку покращувало неоваскуляризацію і функцію міокарда після гострого інфаркту міокарда. Результати експерименту засвідчили майже повне відновлення коронарного кровообігу.

Висновок

Отже, проблема трансплантації стовбурових клітин і відновної  тканинної терапії, відкриваючи  перед медичною наукою великі горизонти  і перспективи, далека від вирішення  і на сьогоднішній день перебуває на стадії наукової розробки та правового становлення. Тож сподіватимемося, що завдяки дійовим зусиллям, а також ініціативі вчених різних спеціальностей — біологів, фізіологів, імунологів, хірургів тощо — поступ даної галузі та її широке впровадження в медичну практику стануть не лише рекламою, а й реалією нашого життя.

Література 

1. Цимбалюк В.І;січень 2004,Нейротрансплантація як модель  медицини майбутнього. Журнал Мистецтво лікування,N1(007).  
2. Ватутин Н.Т., Гринь В.К., Калинкина Н.В (2003) Роль трансплантації стовбурових гемопоетичних клітин в регенерації пошкоджених тканин; Український медичний часопис,N3. 
3. Кухарчук А.Л.,Радченко В.В., Сирман В.М.(VIIVIII 2004) Регенеративна медицина: напрямки, досягнення, проблеми і перспективи розвитку. Український медичний часопис, N4(42). 
4. Грищенко В.І. (2000) Клітинна і тканинна терапія: сувчасне і майбутнє. Трансплантологія. 
5. Жабоєдов Г.Д., Цимбалюк В.І., Бондарева Г.С.(2000) Можливість трансплантації тканин при лікуванні дистрофічних захворюваннях сітківки та зорового нерва. Трансплантологія. 
6. Лукаш Л.Л,Василовская С.В.(2001) Стволовые клетки млекопитающих in vitro как основа для создания современніх биотехнологий. Біополімери і клітина. 
7. Субота Н.П., Пітько В.А., Грищенко В.І.(2000) Біохімічні та імунологічні механізми дії трансплантованих фетальних препаратів. Трансплантологія