Борьба с раком и COVID-19: ученые делают ставку на стволовые клетки

15 Октября 2020

МОСКВА, 15 октября Выращивание новых органов, редактирование генов, полное излечение от самых томных заболеваний. Ученые ищут новые способы решить эти задачи за счет изучения стволовых клеток, хотя вокруг этичности этих исследований ведется широкая дискуссия. По последним данным, средства на основе стволовых клеток могут также помочь в борьбе против COVID-19; препарат, который был использован для лечения президента США Дональда Трампа, был созданный с их помощью. О том, какие новые уникальные возможности может дать человеку медицинское применение стволовых клеток, узнали ученые из российских университетов, входящих в Проект 5-100.

Стволовые ячейки и коронавирус

В начале октября стало известно, что для лечения коронавируса врачи назначили Дональду Трампу коктейль из противовирусных антител, разработанный компанией Regeneron, который сам он назвал чудодейственным. Regeneron разработал это лечение с консультацией клеточной линии под названием HEK 293, первоначально полученной от абортированного плода в 1973 хотя бы году в Нидерландах, однако сами стволовые клетки в препарат не входят.

Осенью 2020 года другие исследователи также заявили о возможности эффективно использовать стволовые клетки в лечении против вируса COVID-19. В США была подана заявка на применение препарата на основе мезенхимальных стволовых клеток ткани связи. Ученые из Израиля предложили сразу несколько вариантов лечения с использованием стволовых клеток острого и рискованного для жизни респираторного дистресса у пациентов с коронавирусом и пневмонией.

По словам ученых, мезенхимальные стволовые клетки имеют большие перспективы для лечения пациентов с COVID-19 из-за их способности подавлять сверхактивированную иммунную систему и способствовать восстановлению недостаточности легких и других органов при тяжелом течении заболевания.

Стволовые клетки –, что это такое?

Ученые придумали представление стволовая клетка, чтобы пояснить, почему многоклеточные живые органоны, которые постоянно теряют те или иные клетки, например, защитный слой кожи, продолжают жить и сохраняют один и тот же внешний вид.

Стволовые клетки – это универсальный рабочий материал, который организм использует для самообновления. Они есть в организме на любой фазы его развития, могут распадаться и размножаться, оставаясь постоянными. В необходимый момент они могут при делении изменить свою программу и создавать другие, новые, специализированные типы ячеек, например, крови и различных органов, заменяя старые, отслужившие свой срок.

Теорию стволовой клетки и идею того, что из нее могут прогрессировать специализированные потомки, объяснил на примере клеток крови в 1909 году российский ученый Александр Максимов. В 1981 году звездно-полосатые ученые экспериментально доказали существование зачаточных стволовых клеток на примере мыши.

Стволовые клетки можно разделить на три большие категории в зависимости от их происхождения: эмбриональные (получают из плаценты), фетальные (их берут из материалов плода после аборта), постнатальные (клетки большого организма).

Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого органона обладают значительно меньшим потенциалом для применения в сравнении с зачаточными и фетальными и могут причинять меньшее количество различных типов ячеек, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьезной полемики. Некоторые исследователи предлагают использовать такой тип стволовых ячеек в борьбе с коронавирусом и пневмонией. На сегодняшний подевай они применяются в тканевой инженерии и для разработки индивидуальных средств диагностики.

Эмбриональные стволовые клетки обладают уникальными свойствами: во-первых, они могут делиться бесконечно долго, во-вторых, их потомки могут превратиться в любую специализированную ячейку, будь то один из нейронов мозга, гепатоцит печени или клетка кишечного эпителия – нужно только задать требуемую молекулярно-генетическую программу.

Однако использовать клеточный материал человечных эмбрионов в медицинских или чистого научных целях невозможно по моральным причинам, в большинстве стран на работу с этим характером клеток наложен запрет. Поэтому биологам пришлось создать альтернативу: в 2006 году японский ученый Синъя Яманака впервые получил так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые ячейки (iPSC, или iPS); за это открытие он получил Нобелевскую премию.

Аналоги зачаточных стволовых клеток могут дать пользователю шанс на искусственную регенерацию и излечения от тяжелых болезней. Можно полностью вылечить человека от рака, если выделить у него так называемые опухоль-ассоциированные Т-клетки, модифицировать их и закрыть обратно. T-клетки – это главное оружие организма, они выделяются из лейкоцитов в костном мозге и обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены.

Преодоление врожденных генетических дефектов

Аналоги Т-клеток сегодня стало возможным получать благодаря результатам большого проекта ученых Московского физико-технического института (МФТИ) и их коллег из университета Гуанчжоу (Китай) и Гарвардского университета (США).

Также с помощью аналогов стволовых клеток ученые МФТИ и Национального медицинского исследовательский центр эндокринологии Минздрава России разрабатывают способ лечения для больных с генетическими дефектами, вызывающими дисфункцию коры надпочечников. Это тяжелое заболевание проявляется с первых недель после рождения и представляет серьезную угрозу жизни ребенка.

Ученые МФТИ для решения этой неисправности придумали починить нефункциональный геном с помощью его редактирования. В процессе низкоинвазивной, лапароскопической хирургическая операции, в организм пациента поступает система редактирования гена.

Сегодня исследования ведутся на лабораторных мышах, однако для полного решения роли нужно провести эксперименты с человечным геномом. Здесь, по словам ученых, возможны два варианта – создание мышей с человеческим локусом или работа с редактированием системы in vitro (в пробирке).

Ускорить рост и уменьшить затраты

Стволовые клетки обладают потенциалом для использования в тканевой инженерии, при создании тканей и приоратов для трансплантации. Среди последних достижений ученых — выращенные из стволовых клеток миниатюрное человеческое сердце, модель мозга эмбриона, пищевод.

Исследователи из Балтийского федерального университета (БФУ) им. Канта занимаются созданием нейронов из постнатальных стволовых клеток для пересадки при травмах спинного мозга, повреждениях нервной ткани и нейродегенеративных заболеваний.

Сегодня для стимулирования дифференциации стволовых нейрональных клеток ученые добавляют в клеточную среду факторы роста и ферменты. По мнению аналитиков, это довольно дорогой метод, который требует долгого медли для дифференциации стволовых клеток.

Для активизации роста клеток ученые разрабатывают так называемые композитные мультиферроики – магнитные частицы, разведенные в биосовместимой пьезополимерной матрице. Такие материалы обладают выраженной взаимосвязью магнитных и электрических свойств.

Мы планируем использовать новый материал как активную подложку для культивирования биологических объектов, и оказывать на них мастёвые стимулирующие воздействия с использованием магнитных и электрических полей. Этот способ может дать более отличный результат по сравнению с одиночными полями, – сообщил старший научный сотрудник БФУ Абдулкарим Амиров.

Индивидуальный подбор противоопухолевой терапевтики

Постнатальные стволовые клетки, взятые у конкретного человека, можно использовать для создания индивидуальных методов диагностики раковых заболеваний и для первичного скрининга веществ, обладающих противоопухолевой интенсивностью.

По словам специалистов, стволовые ячейки не только представляют собой универсальный строительный материал клеток крови и органов, но также сохраняют в организме рост и жизнестойкость злокачественных опухолей, делают их устойчивыми к химиотерапевтическим препаратам, что сильно усложняет процесс терапевтики. Перед врачами и учеными остро стоит задача поиска наиболее эффективных методов лечения, какие могли бы преодолеть эти барьеры.

Сегодня фармацевтическая промышленность активно использует в основном двухмерные модели in vitro – то есть клетки, растущие на плоской поверхности. Причем, чаще всего употребляется только один тип опухолевых ячеек. Однако двумерные модели не учитывают естественную трехмерную архитектуру миомы, сложные межклеточные взаимодействия и, как следствие, не могут дать объективных результатов.

Ученые во всем мире работают над новыми моделями опухолевых заболеваний, какие варьируют от относительно простых 3D агрегатов опухолевых клеток (сфероиды) и кусочков опухолей (органоиды), до качественных технологий органов-на-чипе.

В научно-клиническом центре высокоточной и регенеративной медицины Института основной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) проводятся разработки внеочередных тест-систем. Они основаны на совместном культивировании стволовых, опухолевых и иммунных клеток с добавлением специального внеклеточного матрикса для того, чтобы клетки существовали в трехмерной среде, напоминающей природные опухолевые ткани организма.

Разработка позволяет отличного получать трехмерные тканеподобные структуры, схожие с опухолью в органоне, а также моделировать процессы метастазирования и формирования лекарственной безопасности в пробирке.

Редактор рубрики

Ольга Зубкина

Место события на карте мира:

Борьба с раком и COVID-19: ученые делают ставку на стволовые клетки

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умерла актриса Галина Давыдова, снявшаяся в "Солдатах"