Стволовые клетки (Часть 3)
Использование таких клеток дает большие возможности также и по изучению влияния новых лекарственных препаратов на конкретную клетку, ткань и орган без привлечения живых людей — добровольцев.
В настоящее время основная цель в исследованиях эмбриональных стволовых клеток состоит в изучении возможности управления процессом дифференцировки этих клеток в клетки определенной ткани со специфической структурой и функциями. Овладение этими механизмами позволит использовать стволовые клетки для трансплантации органов и тканей для лечения многих видов заболеваний, а также для изучения воздействия новых лекарственных препаратов и исследование их эффектов при введении в организм на стадии доклинических испытаний и для выработки методов защиты клеток различных тканей от воздействия на них повреждающих факторов и токсических веществ.
Стволовые клетки 3
Получение и исследование эмбриональных стволовых клеток может помочь в выявлении возможных повреждений в хромосомах или на уровне определенных генов, что в дальнейшем чревато появлением врожденных дефектов или заболеваний, в том числе передающихся наследственным путем. Выявление этих проблем может позволить в дальнейшем предпринимать меры по их устранению и предотвращению.
Наконец, использование стволовых клеток и выяснение механизмов их дифференциации позволят разработать методы генной инженерии. Именно генная инженерия считается наиболее перспективным направлением в понимании и влиянии на процессы, происходящее с эмбриональной стволовой клеткой на пути ее преобразования в конкретную клетку ткани со строгой, только ей характерной структурой и функциями, которые она будет выполнять.
Рассмотрим возможности использования стволовых клеток для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы. В настоящее время сердечно-сосудистые заболевания, включающие в себя гипертоническую болезнь, ишемическую болезнь сердца с инфарктом, острые нарушения мозгового кровообращения (инсульты), хроническую сердечную недостаточность, — причина номер один смертности во всем мире. Так, в Соединенных Штатах эти заболевания были главной причиной смертей начиная с 1900 года, кроме единственного 1918 года, когда страну захлестнула эпидемия гриппа. Почти 2600 американцев умирают ежедневно от сердечно-сосудистых заболеваний, практически каждые 35 секунд проблемы с сердцем или сосудами заканчиваются смертельным исходом. Если еще учесть рост численности людей, больных ожирением и сахарным диабетом, то проблема сердечно-сосудистых заболеваний еще долгое время будет оставаться проблемой номер один в XXI веке.
Остановимся на ишемической болезни сердца — заболевании, которое прочно ассоциируется со старостью. Проблемы, возникающие при этом заболевании, основаны на том, что сердечная мышца, потребляющая при своей работе большое количество кислорода, начинает испытывать его недостаток из-за сужения коронарных сосудов. Острое, внезапное нарушение кровоснабжения сердечной мышцы ведет к нарушениям в клетках и быстро приводит к их гибели. Чем большее количество клеток погибает, тем значительнее возникающие нарушения в работе сердца, вплоть до смертельного исхода при инфаркте миокарда из-за сердечной недостаточности. Такие проблемы усилили интерес по изучению и использованию стволовых клеток, как эмбриональных, так и взрослых, содержащихся в ткани сердечной мышцы. Цель исследований: выработка технологии но формированию источников возможной замены поврежденной ткани сердечной мышцы. Такие опыты проводились на мышах и крысах. Некоторые исследователи работали с более крупными животными, такими как свиньи. Несколько исследований было проведено на людях. Как правило, пациентам, которым проводились операции на открытом сердце, вводились в миокард стволовые клетки. Полученные результаты позволили ученым сделать осторожные выводы об улучшении в результате этого сердечной проводимости и образовании новых капилляров. Хотя результаты таких опытов над людьми вызывают сомнения у многих специалистов, считающих, что для качественных эффектов недостаточно высаживать сами стволовые клетки в миокард или запускать их в кровяное русло, необходимо выращивать и пересаживать полноценные клетки миокарда. Однако даже эти предварительные результаты показывают, что стволовые клетки и их применение в один прекрасный день смогут полноценно заменить собой повреждения сердечной ткани и тем самым снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний и смертность от них.
Особого внимания заслуживает тема о применении стволовых клеток в лечении сахарного диабета. Согласно данным Международной федерации диабета, количество людей, страдающих этим недугом, составляет около 7 % населения планеты — почти 250 миллионов! Тенденции по распространенности этого заболевания, увеличение калорийности питания и проблемы переедания, избыточный вес приведут к тому, что количество больных сахарным диабетом к 2025 году составит 380 миллионов человек. Согласно данным американских исследований, в США более 20 миллионов детей имеют сахарный диабет, причем почти у 6 миллионов он еще не выявлен. Еще больший процент больных наблюдается среди лиц пожилого возраста.
Внимание
Сахарный диабет в США в настоящее время — это шестая по значимости причина смертности! В стране с развитой системой здравоохранения! Это связано не только с самим диабетом, но и с его осложнениями, включая повышенный риск сердечнососудистых заболеваний, инсультов, болезней почек, слепоты, ампутаций конечностей из-за поражения нервов и сосудов вследствие диабета. Посчитано, что общие потери, связанные с заболеваемостью сахарным диабетом в США, в 2007 году составили гигантскую сумму в 174 миллиарда долларов.
В настоящее время существуют методы, которые позволяют лечить такое заболевание. Лечить, но не вылечивать! Это позволяет говорить о том, что диабет — пожизненное, хроническое заболевание, которое в силу особенностей своего развития и проявлений значительно ухудшает качество жизни больных.
Что же такое диабет? Суть проблемы состоит в том, что организм больного человека не в состоянии регулировать уровень сахара (глюкозы) в крови, который обычно регулируется с помощью специальных клеток поджелудочной железы, продуцирующих гормон инсулин. Поступление сахара в кровь при приеме пищи запускает нейроэндокринный механизм поддержания внутреннего равновесия в организме. В ответ на это специальные клетки (бега-клетки) поджелудочной железы выделяют инсулин, который повышает способность тканей усваивать и перерабатывать глюкозу. По мере понижения концентрации глюкозы в крови снижается и выделение инсулина. Процесс заканчивается восстановлением внутреннего равновесия.
При определенных условиях бета-клетки поджелудочной железы начинают вырабатывать недостаточное количество инсулина (сахарный диабет 1 типа). Недостаток инсулина приводит к повышению концентрации глюкозы в крови, что сопровождается нарушениями обмена веществ в тканях и формированием тех осложнений сахарного диабета, о которых говорилось выше. В результате такого положения дел человек, больной сахарным диабетом I типа, вынужден ежедневно вводить в организм недостающее количество инсулина, иначе возникающие осложнения могут привести к серьезным проблемам в организме, вплоть до его гибели. Механизмы сахарного диабета II типа отличаются от таковых при диабете I типа. Сахарный диабет II типа достаточно эффективно лечится соблюдением диеты и приемом специальных лекарств, улучшающих реакцию тканей на имеющийся в крови инсулин.
Установлено, что в причинах возникновения сахарного диабета I типа лежит ошибка иммунной системы организма, вследствие которой она начинает уничтожать бета-клетки собственной поджелудочной железы. Исходя из итого стали разрабатываться варианты лечения сахарного диабета I тина путем замены погибших бета-клеток поджелудочной железы. В 1990 году впервые была произведена пересадка от донора больному человеку участка ткани поджелудочной железы. Успехи этой методики были достаточно велики, но вскоре стали понятны и проблемы, связанные с ней. Во-первых, недостаточное количество доноров при большой потребности в пересадках, во-вторых, необходимость приема лекарственных препаратов, подавляющих иммунную систему больного, которому была проведена пересадка, что было необходимо для уменьшения риска отторжения пересаженных от доноров участков железы. Эти моменты вводили ограничение на использование метода пересадки участков поджелудочной железы от доноров.
Именно возникающие проблемы подтолкнули ученых заняться изучением возможностей применения стволовых клеток для лечения данного заболевания. Задачи, стоящие перед исследователями, работающими в этой области, чрезвычайно сложны. Какой тип стволовых клеток, эмбриональные или взрослые, можно будет использовать для выращивания и замены погибших бета-клеток поджелудочной железы? Каковы риски и опасности в этих механизмах? Важно помнить, что сахарный диабет I типа — это аутоиммунное заболевание, следовательно, параллельно созданию недостающих клеток поджелудочной железы необходимо разрабатывать механизмы противодействия их уничтожению клетками иммунной системы. Иначе все пересаженные клетки вновь будут уничтожены и результативность всех усилий будет сведена к минимуму. Тем не менее, не взирая на сложности, работы в этих направлениях продолжаются и можно надеяться, что в скором времени все барьеры па пути к успеху будут преодолены!
Болезни нервной системы, включая врожденные расстройства, раковые процессы в нервной системе и дегенеративные заболевания, затрагивают миллионы людей во всем мире. Неправильное формирование головного и спинного мозга во время формирования плода и его внутриутробного развития приводит к появлению врожденных аномалий и заболеваний. Раковые заболевания появляются, когда начинается безудержный и бесконтрольный рост определенных клеток нервной системы, как нейронов, гак и других клеток нервной ткани. Дегенеративные заболевания возникают тогда, когда в нервных клетках начинают происходить процессы, которые приводят к нарушениям их функционирования. Появление информации о стволовых клетках и первые результаты, полученные учеными в их изучении, привели к возникновению предположений о возможности их использования для лечения заболеваний нервной системы. В первую очередь исследователи и клиницисты подумали именно о дегенеративных заболеваниях головного и спинного мозга, большая часть которых развивается параллельно с процессами старения в организме.