Стволовые клетки (Часть 4)
Исследователи пришли к выводам, что если в нервной клетке происходят изменения, которые не дают ей возможность выполнять свои функции, то эти поврежденные клетки можно попытаться заменить, используя для этого стволовые клетки. Из стволовых клеток можно «вырастить» именно те клетки нервной ткани, функция которых нарушена, и заменить ими поврежденные. Нервная ткань неоднородна по своей структуре. В ней выделяют собственно нервные клетки — нейроны, которые выполняют функцию передачи нервных импульсов, и вспомогательные клетки, которые обеспечивают технически передачу нервных импульсов, формируя основу (в ней и находятся нейроны).
Еще в 60-х годах прошлого века стали появляться результаты исследований, в которых указывалась возможность появления в мозге лабораторных животных новых нервных клеток. Ученые направили свои усилия для решения вопросов о возможности выяснения механизмов, способных «заставить» нервные клетки делиться, для замены новыми клетками поврежденных. Исследования долгое время не давали положительных результатов. Только с открытием и получением стволовых клеток стало понятно, что новые нейроны — это не результат деления старых клеток, а продукт специализации взрослых стволовых клеток, находившихся в «нишах» нервной ткани. Эти результаты вселили в исследователей оптимизм. Появилась надежда с помощью взрослых стволовых клеток нервной ткани заменять или пополнять те клетки, которые потеряли свои функции или были повреждены, а значит, надежда на излечение таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз. Использование новых нервных клеток предполагает возможность восстановления травматических повреждений в спинном мозге и периферических нервах. Работы идут по двум направлениям.
? Попытка пересадки в мозг эмбриональных стволовых клеток, выращенных в лабораторных условиях, чтобы дальше сам мозг занимался вопросами их специализации в зависимости от необходимости восстановления тех или иных нарушений.
? Понимание того, что пересаживать в мозг нужно уже выращенную в лабораторных условиях именно ту специализированную клетку нервной системы, заменить или восстановить функции которой необходимо (этот путь более трудоемкий и сложный сегодня, так как у исследователей еще нет всей необходимой информации для управления этими процессами).
Болезнь Паркинсона является одной из основных целей исследований по применению стволовых клеток для лечения заболеваний нервной системы. Это достаточно распространенное прогрессирующее заболевание, проявлениями которой (нарушения движений у больного, выраженная дрожь, невозможность совершать тонкие движения) в той или иной степени страдает около 2 % людей в возрасте 65 лет. Причиной появления и развития болезни считается изменение структуры и гибель нейронов в определенном участке головного мозга, который называется черной субстанцией. При этом нарушается выработка в мозге специального вещества — дофамина, которое необходимо именно для осуществления двигательных актов.
В настоящее время для лечения болезни Паркинсона применяются лекарственные препараты, содержащие вещества, которые в организме превращаются в дофамин. ‘Гак как процесс повреждения клеток черной субстанции продолжается, со временем эффективность лекарств начинает снижаться, приходится повышать их дозы, увеличивается риск проявления их побочных действий. Исходя из этого важно получить возможность остановить процесс повреждения нервных клеток в этих отделах мозга либо восстановить их работу путем пересадки новых клеток, находящихся в рабочем состоянии.
Попытки решения проблемы предпринимались достаточно давно. Еще в 70-х годах прошлого века в лабораторных условиях удалось получить клетки, производящие дофамин, при их пересадке из черной субстанции в другие органы у крыс. В дальнейшем были предприняты попытки пересаживать клетки черной субстанции обезьянам, а в нескольких исследованиях — и больным людям. Полученные результаты свидетельствовали об уменьшении нарушений движений, подобных болезни Паркинсона, однако в ряде случаев приводили к ухудшению состояния больных. После появления данных о способностях стволовых клеток и разработки технологий их выращивания стал и проводиться попытки замены погибших клеток мозга, гибель которых приводит к появлению болезни Паркинсона, стволовыми клетками. Действительно, проще и, казалось бы, вернее пересаживать в мозг эмбриональные стволовые клетки, которые в нем разовьются, в те клетки, которые должны находиться именно в этом участке. В то же время отсутствует полная гарантия того, что вместо клеток, производящих дофамин, не вырастут клетки косной или мышечной ткани. Поэтому все большее число исследователей склоняются к попыткам произвести предваряющую пересадку дифференциацию стволовой клетки именно в клетку нервной ткани, которая вырабатывает дофамин. Этот путь более длительный и более затратный, но более правильный. В последние годы стати появляться результаты исследований, которые говорят о том, что в опытах на животных удается получить клетки, анатомически и функционально похожие на клетки черной субстанции мозга. Работы в этих направлениях, как и попытки найти решение проблем, связанных с другими заболеваниями и повреждениями нервной системы, продолжаются.
Отдельно стоит упомянуть о работе группы шведских ученых, касающейся проблемы восстановления нервной ткани после перенесенного острого нарушения мозгового кровообращения или инсульта.
Инсульты являются очень распространенной причиной инвалидности и смертности, особенно в пожилом и старческом возрасте. Острое, внезапно возникающее нарушение кровообращения в головном мозге вызывает нарушение жизнедеятельности нейронов головного мозга и достаточно быстро приводит к их гибели из-за недостатка кислорода. Вовремя начатая адекватная терапия этих расстройств может дать положительные результаты. Однако чаще всего происходит именно гибель нейронов с нарушением тех функций, которые они выполняли. Ученые из Швеции провели оригинальные исследования, посвященные попыткам восстановления поврежденной нервной ткани с помощью стволовых клеток. Они добавляли в мозг крыс, у которых было вызвано нарушение мозгового кровообращения, крысиные эмбриональные стволовые клетки, помещенные на специальный каркас из полимерной ткани, па которой они удерживались. Дальнейшие наблюдения показали, что часть этих стволовых клеток дифференцировалась в клетки нервной ткани. Работы по усовершенствованию таких технологий и возможности их применения в случаях лечения последствий острых нарушений мозгового кровообращения у людей, в том числе и пожилых, продолжаются. Это поможет устранению нарушений в нервной ткани из-за гибели нейронов при инсультах.
Отдельно следует рассказать о взаимосвязи генотерапии и лечения стволовыми клетками. Генотерапия — это новый терапевтический раздел современной медицины. Его появление стало прямым следствием революционных открытий 70-х годов прошлого века, позволивших исследователям вплотную подойти к возможности изменения структуры ДНК. Эти достижения сделали возможной передачу генетической информации от одних клеток другим с формированием у них совершенно новых возможностей и качеств, которые можно будет использовать для лечения многих заболеваний, в том числе и ассоциируемых со старостью.
Изменение генов живой клетки может быть осуществлено двумя путями: прямой передачей генов или путем использования живых клеток как транспортных средств для доставки генов, интересующих специалистов. Прямой путь передачи генов относительно прост. При этом варианте они поставлялись непосредственно в ткань пациента или запускались в его кровяное русло, по которому с током крови попадали к тем клеткам, в которые данные гены должны быть внедрены. Материал генов «упаковывали» в специальные оболочки, близкие по составу с клеточной оболочкой, что облегчало их проникновение в клетку. Использовались специально выращенные или приведенные в неопасное состояние вирусы. Однако эти методы имели серьезные недостатки. Одним из них была трудность контроля за внедрением гена в новую клетку. Так, он мог или беспорядочно присоединяться к хромосоме принимающей клетки, или долгое время не присоединяться к ней и находиться в клеточном ядре без всякого результата.
Другой метод доставки генов был сложнее, но в то же время эффективнее. У человека брались его родные клетки и выращивались в лабораторных условиях. Затем в них вводился новый генетический материал. В дальнейшем выполнялся контроль поведения гена в новой клетке, и только при положительных результатах его присоединения к родной хромосоме эти клетки пересаживались в организм.
Большой интерес у исследователей в этом случае вызывают- данные по изучению стволовых клеток. Ученые считают, что именно у эмбриональных стволовых клеток имеется огромный потенциал для развития генотерапии. На чем основан такой интерес к эмбриональным стволовым клеткам?
Во-первых, человеческие эмбриональные клетки достаточно легко получаются, во-вторых, они достаточно быстро делятся, в отличие от взрослых стволовых клеток, в-третьих, при делении они сохраняют все свои свойства и, в-четвертых, могут дифференцироваться в клетки любой ткани человеческого организма, в том числе и в лабораторных условиях. Эти особенности позволяют предположить доступность управления такой клеткой с внедренным в нее геном. Он может находиться в ней либо в активном состоянии, либо в «спящем» и активироваться только тогда, когда эмбриональная стволовая клетка дифференцируется в определенную для конкретной ткани клетку. В то же время способность эмбриональных стволовых клеток к самовоспроизводству позволит сохранять созданные клетки с измененным составом генов достаточно длительное время, за которое можно усовершенствовать технологии, что позволит улучшить конечные результаты работы.