Стволовые клетки — это иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, пока не "превратятся" в зрелые, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

Согласно современным гипотезам и представлениям, у млекопитающих существуют стволовые клетки для всех видов тканей и органов на протяжении всего срока жизни индивидуума.

Более того, имеются данные, что существует единая мультипотентная (универсальная) стволовая клетка. Дальнейшая ее специализация определяется набором стимулов, с которыми эта клетка встречается в организме.

Убедительно доказано, что из этих клеток происходят не только все ростки кроветворения, но и другие клетки организма. При определенных условиях из стволовой клетки крови можно получить клетку скелетной мускулатуры, клетку сердечной мышцы, вырастить настоящую кость и хрящ, и, даже, вырастить клетку головного мозга - нейрон. Эти лабораторные данные нашли свое применение в клинике. С помощью трансплантации клеток крови делаются первые шаги в лечении заболеваний скелетных мышц (миопатия Дюшена), эндокринной патологии (сахарный диабет), дегенеративных болезней центральной нервной системы (болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз). Лечение острого инфаркта миокарда с применением стволовых клеток вышло за рамки эксперимента и вошло в клиническую практику. Периодические переливания клеток, полученных на ранних этапах жизни, могут способствовать замедлению процессов старения. Трансплантации стволовых клеток, которым приданы определенные свойства методом генной инженерии, делает первые успешные шаги.

Учитывая скорость развития биотехнологий, можно уверенно прогнозировать появление программ с использованием трансплантаций модифицированных стволовых клеток крови для лечения инвалидизирующих и неизлечимых в настоящее время заболеваний.

В насотящее время в мире каждый год по поводу различных заболеваний проводится более 20000 трансплантаций стволовых клеток.

Источники стволовых клеток

Наиболее богата стволовыми клетками пуповинная кровь новорожденного. Эти стволовые клетки, кроме прочего, имеют наибольшую способность к делению и специализации, и не подверглись влиянию внешней и внутренней среды.

Процедура сбора пуповинной крови хорошо разработана и безопасна для матери и ребенка. С начала 90-х годов в США, Европе, Японии, Австралии, а сейчас и в Росси по желанию родителей практикуется сбор, заморозка и пожизненное хранение клеток пуповинной крови новорожденного. К настоящему времени в банках хранится более 100000 образцов.

Вторым источником стволовых клеток является костный мозг человека. При определенных условиях стволовые клетки выходят в периферическую кровь и циркулируют там непродолжительное время.

За последние два десятилетия разработана методика, позволяющая получать стволовые клетки из крови и хранить их длительно без потери свойств. Эта методика предусматривает предварительную стимуляцию кроветворения донора для увеличения содержания интересующих клеток в кровотоке в десятки раз и их забор с помощью клеточного сепаратора крови.

По мере старения организма капитал стволовых клеток истощается, существенно снижается их способность к делению, замедляются процессы жизнедеятельности, что приводит к нарушению функций органов и систем, старению организма, может являться причиной возникновения опухолей. Чем раньше собраны и законсервированы стволовые клетки, тем больше их потенциал в плане восстановления утраченных функций. Таким образом, каждый человек может стать донором стволовых клеток для самого себя.

Крупные научные медицинские центры Российской Федерации, например, ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина, РАМН, Кардиологический научный центр им. Бакулева и др., разработали и внедрили протоколы лечения больных, с использованием стволовых клеток крови.

Изучаются возможности выделения и применения стволовых клеток из менструальной крови женщин детородного возраста.

Эффективность клеточной терапии показана и доказана в следующих областях медицины:

1. Онкология (трансплантация стволовых клеток крови собственно больного или здорового донора при заболеваниях крови или солидных опухолях).
2. Гематология (трансплантация клеток крови донора при приобретенных или врожденных апластических анемиях).
3. Радиомедицина (острая и хроническая лучевая болезнь).
4. Иммунология (врожденные иммунодефицитные состояния).
5. Воспалительные заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка).
Клинические испытания, проведенные за последние десятилетие, расширили показания к клеточной терапии и позволили ее внедрить в:
1. кардиологию (трансплантация клеток в очаг инфаркта миокарда, терапия атеросклероза);
2. неврологию (реабилитация после травм и заболеваний головного и спинного мозга);
3. травматологию и ортопедию (лечение длительно заживающих переломов костей).

Также получены положительные результаты применения стволовых клеток в комплексном лечении врожденных заболеваний (болезни накопления, пример болезнь Гоше, Неймана-Пика).

В ближайшей перспективе (5-10 лет) лечение больных сахарным диабетом, дегенеративными заболеваниями, путем трансплантации модифицированных или клонированных стволовых клеток донора (методами генной инженерии)

В связи с высокой ценностью стволовых клеток, как «строительного материала» для организма больного человека, предлагается следующая программа сбора, криоконсервирования и длительного хранения кроветворных стволовых клеток крови, полученных из пуповинной крови новорожденного ребенка или периферической крови взрослого человека.

Получение стволовых клеток из пуповинной крови

Пуповинная кровь принадлежит новорожденному ребенку и содержит в несколько раз больше стволовых клеток, которые находятся на разных степенях зрелости, чем кровь взрослого человека. До конца 80-х годов прошлого века пуповинная кровь практически не использовалась для нужд ребенка или его родителей. Первые трансплантации стволовых клеток пуповинной крови показали ее эффективность и целесообразности персонального хранения. Если пуповинная кровь не собирается она уничтожается вместе с плацентой. Сбор пуповинной крови после рождения ребенка - уникальная, однократная возможность обеспечить запас стволовых клеток без каких-либо медицинских манипуляций и введения препаратов. Получение стволовых клеток из любых других частей пуповины и плаценты - это широко распространенный миф.

Преимущества пуповинной крови.

1. Сбор пуповинной крови проводится после рождения ребенка и его отделения от матери, путем пересечения пуповины.
2. Процедура сбора крови безболезненна и безопасна как для матери, так и для новорожденного (ребенок уже отделен от пуповины, а плаценты не имеет общих сосудов и нервных окончаний со стенкой матки роженицы).
3. Собирается лишь та кровь, которая находится в сосудах плаценты и пуповины. Это означает, что ни у роженицы, ни у новорожденного кровь не берется.
4. Сбор крови не требует проведения специальных манипуляций и введения каких-либо препаратов.
5. Процедура сбора длится всего несколько минут.
6. Пуповинная кровь – наиболее богатая стволовыми клетками субстанция человеческого организма.
7. В пуповинной крови присутствуют молодые стволовые клетки с неограниченным потенциалом деления и дифференцировки.

Краткое описание метода получения клеток пуповинной крови.

Сбор пуповинной крови осуществляется после рождения ребенка и отделения его от пуповины. Ни мать, ни ребенок не испытывают болевых ощущений. В ряде случаев возможен забор пуповинной крови и после отделения плаценты, если нет сомнения в ее целостности. Кровь собирается в специальную систему с консервантом путем пункции иглой вены пуповины. После того как кровь перетечет из пуповины в специальную систему, ее доставляют в лабораторию для обработки, выделения клеток их консервирования и длительного хранения.

Обследование матери до и после забора пуповинной крови.

Перед тем как собрать пуповинную кровь роженица должна быть осмотрена врачом и обследована на носительство опасных инфекций (гепатит В и С, ВИЧ, сифилис, гонорею и др.). Также необходимо сделать общий и биохимический анализ крови (определить количество форменных элементов крови, глюкозы, билирубина, белка, ферментов и. т.д.).

Подготовка в криоконсервации пуповинной крови и длительное хранение стволовых клеток

После доставки специальной системы с пуповинной кровью в лабораторию проводится выделение стволовых клеток, помещение клеток в специальный контейнер и их замораживание при ультранизких температурах (минус 196 0С). Далее замороженный материал хранится в в индивидуальной ячейке криохранилища под индивидуальным номером. По результатам обработки пуповинной крови оформляется протокол, содержащий описание процедуры и показатели качества материала.

Срок хранения клеток в жидком азоте неограничен. 

Получение стволовых клеток у взрослого человека (донора)

Если пуповинная кровь не была заготовлена непосредственно после родов, стволовые клетки могут быть получены из периферической крови здоровых, совершеннолетних доноров при соблюдении определенных условий.

Краткое описание метода получения стволовых клеток.

Процедура условно разделяется на две части

1) Мобилизация стволовых клеток в периферическую кровь:
С целью увеличения количества стволовых клеток в периферической крови донор получает 8 инъекций гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ), подкожно с интервалом в 10-12 часов в течение 4 дней. Г-КСФ представляет собой медицинский препарат, полученный путем генной инженерии.

2) Сбор стволовых клеток или получение сепарата:
Осуществляется на 5 день от начала стимуляции Г-КСФ на сепараторе крови с использованием одноразовой системы для сепарации и стандартных растворов. Длительность процедуры составляет не более 3 часов, в зависимости от скорости процедуры, веса донора и параметров анализа крови. Процедура сбора клеток проводится путем забора крови из одной вены, обработки ее внутри сепаратора, забора определенного объема стволовых клеток и возврата остальных компонентов крови донору через другую вену.

Преимущества стволовых клеток крови.

1. Возможность получения из периферической крови без применения общего наркоза с минимальной травматичностью для донора.
2. Возможность проведения многократных и повторных сеансов получения стволовых клеток. 3. Относительная быстрота получения.
4. Быстрое восстановление кроветворения в случае трансплантации, уменьшение времени пребывания в стационаре.

Криоконсервация стволовых клеток.

После доставки сепарата в лабораторию проводится его обработка. Затем клеточный концентрат переводится в специальный криоконтейнер и замораживается при ультранизкой температуре (минус 196 0С). Далее замороженный материал хранится в индивидуальной ячейке криохранилища под индивидуальным номером. По результатам обработки пуповинной крови оформляется протокол, содержащий описание процедуры и показатели качества материала.

Применение стволовых клеток.

Клетки могут быть использованы для лечения гематологических и онкологических больных (трансплантация стволовых клеток крови собственно больного или здорового донора при заболеваниях крови или солидных опухолях). В гематологии, радиомедицине, иммунологии и других областях медицины: трансплантация клеток крови донора при приобретенных или врожденных апластических анемиях; острая и хроническая лучевая болезнь, врожденные иммунодефицитные состояния; рассеянный склероз; ревматоидный артрит, системная красная волчанка и др.

Например, только в одной Москве существует несколько государственных медицинских учреждений, использующих в лечении больных стволовые клетки. Среди них можно выделить такие центры, как: Россйский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, Медико-хирургический центр им. Н.В. Пирогова, Гематологический научный центр, Научный Центр сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева РАМН, ФНЦ трансплантологии и искусственных органов имени академика Шумакова и другие.

Благоприятный прогноз трансплантации выше при наибольшем сходстве донора и реципиента по антигенам тканевой совместимости (HLA - human leucocyte antigens - антигены тканевой совместимости, человеческие лейкоцитарные антигены). Подобрать донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA, очень сложно, поскольку число комбинаций, составленных более чем из 100 антигенов этого семейства, чрезвычайно велико. Найти донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA, среди людей, не являющимися его родственниками, почти невозможно. Вероятность подбора полностью совместимого донора среди родных братьев и сестер составляет 1:4, так как гены HLA наследуются по законам Менделя. При наследовании HLA - антигенов  ребенок получает по одному гену каждого локуса от обоих родителей, т.е. половина антигенов тканевой совместимости наследуется от матери и половина от отца.

Таким образом, представленная программа сбора, криоконсервирования и длительного хранения стволовых кроветворных клеток поможет обеспечить донора и его близких родственников «уникальными», доступными только для них, стволовыми клетками, а также даст возможность применения клеток в случае необходимости.