Вы здесь

Нет регенерации – нет жизни?

Эта наука, родившаяся на стыке современной биологии и доказательной медицины, способна коренным образом улучшить здоровье и продлить активную жизнь человека. Основная ее задача – разработка технологий для поддержания структуры и функции тканей и органов в норме и их восстановления при повреждении.

Великому Авиценне приписывают такие слова: врач имеет три инструмента – слово, растение и нож. Веками так и было. Лекарственная терапия основывается на травах, психотерапия – это слово, а хирургия – нож. В последнем случае действует принцип: убрать всё лишнее. А вот добавить выпавшее звено в цепь происходящих в живом организме процессов всегда казалось чем-то невероятным…

Между двумя крайностями

– Продолжение жизни любого вида требует, чтобы какое-то количество индивидуумов жило достаточно долго – для достижения зрелости и оставления потомства. Сохранение жизни индивида перед лицом опасностей, которые несет в себе окружающая среда, в условиях всеобщего возрастания энтропии, требует механизма, который бы позволял сохранять структурную и функциональную целостность организма. Этот механизм и есть регенерация, – говорит заведующий лабораторией клеточной биологии Института биомедицинской химии РАМН член-корреспондент РАМН Константин Ярыгин. – В ее возможностях – поддерживать или восстанавливать структуру и функцию органов и тканей.

Базис регенеративной медицины – регенеративная биология. Ученый считает, что самый общий, философский смысл взаимоотношения между регенерацией, жизнью и смертью хорошо обозначил классик регенеративной биологии Ричард Госс. Он говорил: «Если бы не было регенерации – не было бы жизни. Если бы регенерация была полной – не было бы смерти. Все организмы существуют между этими двумя крайностями. При прочих равных они получают преимущество в том случае, когда регенеративные процессы более совершенны. Но достижение эгоистичной мечты каждого индивида о бессмертии невозможно, поскольку осуществление этой мечты несовместимо с обновлением».

Регенерация бывает полной и неполной. Во втором случае она позволяет лишь сохранить общую структуру органа или ткани за счет формирования ткани фиброзной – рубцов и шрамов, но не полностью восстанавливает функцию. Последовательность существует такая: повреждение, воспаление, фиброз. Иногда после повреждения и воспаления возможно полное восстановление функции, и задача ученых – хорошо понять эти процессы и с помощью методов регенеративной медицины повернуть их в сторону полной регенерации.

Наши главные животные

– В основе регенеративной медицины в настоящее время лежит применение так называемых стволовых клеток, – отмечает К.Ярыгин. – Методы, при которых используются эти клетки и их производные, объединяются общим названием «клеточные технологии». Фактически первая клеточная технология – это переливание крови, осуществленное в начале ХХ века. Приблизительно тогда же оформилось и понятие стволовой клетки. Бурное развитие, связанное с изучением стволовых клеток, началось с конца 70-х – начала 80-х годов прошлого века, когда было доказано существование гемопоэтических стволовых клеток и получена культура эмбриональных стволовых клеток мыши. В 1998 г. появился метод культивирования эмбриональных стволовых клеток человека, и наука о стволовых клетках получила еще один мощный стимул. Стало известно, что так называемые региональные стволовые клетки присутствуют во всех тканях, и что именно они в большинстве случаев обеспечивают регенерацию.

Сейчас продолжается активное изучение стволовых клеток млекопитающих, в первую очередь мышей – главных экспериментальных животных. Стволовые клетки этого вида изучены лучше других, с ними очень удобно работать. Преимущества работы с мышами – небольшая продолжительность жизни животных и короткий срок достижения половой зрелости, то есть быстрая смена поколений, наличие большого количества чистых линий генетически тождественных мышей с разными характеристиками, высокая степень совершенства методов изучения генетики мышей и биологии мышиных клеток. Самый большой недостаток заключается в том, что события, происходящие в клетках мыши и человека на молекулярном уровне, могут быть разными, и, следовательно, данные, полученные в опытах с мышами, нельзя без проверки переносить на человека.

Конечно, самое важное для науки – изучение стволовых клеток человека. В этой области существуют, безусловно, принципиальные ограничения, так как эксперименты на человеке проводить нельзя. Имеются многие проблемы нравственно-этического и юридического характера.

Первые, хорошо изученные стволовые клетки, – это гемопоэтические стволовые клетки. Константин Ярыгин рассказывает, что решающее доказательство было получено в экспериментах по серийным трансплантациям гемопоэтических клеток из костного мозга мышей другим мышам – с разрушенным костным мозгом. Оказалось, что лишь доля процента клеток костного мозга донора способна полностью восстанавливать кроветворение мышей-реципиентов. Такой же процент гемопоэтических клеток, выделенных из первичных реципиентов, способен восстанавливать кроветворение вторичных реципиентов, подвергнутых летальному облучению, убивающему собственный костный мозг. Этот редкий вид клеток и был назван гемопоэтическими стволовыми.

Такого рода подход используется также для доказательства, так сказать, «стволовости» других клеток. Эксперименты по серийным трансплантациям требуют больших затрат труда и времени, поэтому по мере изучения стволовых клеток идет поиск специфических белков-маркеров и отрабатываются другие методы их идентификации.

Самая простая клеточная технология – трансплантация клеток. В медицине уже давно и успешно используются переливание крови
 
для восполнения кровопотери, а также трансплантация донорских гемопоэтических и стромальных клеток костного мозга после медикаментозного разрушения собственного костного мозга пациента в случае лейкоза. Трансплантация клеток может принести весомую пользу и во многих других случаях, например, при тяжелых заболеваниях нервной системы, таких как инсульт, спинномозговая травма или рассеянный склероз.

Большие надежды связаны и с другим типом клеточных технологий – тканевой инженерией, которая в перспективе даст возможность заменять состарившиеся или поврежденные органы. Уже сейчас есть положительные клинические примеры тканевой инженерии – замещение фрагментов кости, мочевого пузыря, трахеи и бронхов. У мышей удается выращивать новые зубы.

– Одно из исследований лаборатории клеточной биологии НИИ биомедицинской химии РАМН, проведенное совместно с кафедрами неврологии медико-биологического факультета и биологии Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова и лабораторией клеточных технологий НИИ общей патологии и патофизиологии, было посвящено всестороннему изучению одного из типов стволовых клеток, – рассказывает К. Ярыгин. – Исследовались так называемые мезенхимальные клетки и проводилось их испытание на моделях различных патологических состояний центральной нервной системы.

Нервные клетки не восстанавливаются?

Долгое время считалось, что нервные клетки взрослого мозга не восстанавливаются. Но недавно было доказано, что в головном мозгу имеются так называемые нейральные стволовые клетки, которые медленно и постоянно размножаются и что из них образуются новые нейроны. При некоторых состояниях размножение этих клеток активируется, например при инсульте или черепно-мозговой травме. Более того, клетки, активировавшись и начав размножаться, идут в зону повреждения, где замещают поврежденные нейроны.

Успешно апробирована трансплантация клеток при лечении нескольких патологий центральной нервной системы.

– Во многих случаях клеточная трансплантация дает очень хорошие результаты, – говорит ученый. – В качестве примера можно привести попытки лечения рассеянного склероза с помощью трансплантации мезенхимальных стволовых клеток. По данным первых опубликованных клинических исследований, улучшение наступает достаточно быстро, причем опыт существует как российский, так и зарубежный. Некоторое количество испытаний проведено в США и европейских странах. Это были испытания первой фазы, при которой проверялась, прежде всего, безопасность введения мезенхимальных стволовых клеток и уже во вторую очередь их эффективность. Судя по активной рекламной кампании, подобный метод стал успешно использоваться в Китае. У нас в России имеется несколько десятков пациентов, которые также прошли этот курс, и статистика положительная. В своей лаборатории К.Ярыгин и его сотрудники занимаются, помимо всего прочего, и травмой спинного мозга, которая в наши дни – явление нередкое. Возникает она, как правило, у спортсменов, а также при автомобильных авариях и касается в основном людей молодых, которые неожиданно для себя оказались инвалидами.

– Традиционный способ помощи при спинальной травме заключается в том, что стабилизируется позвоночный столб и производится декомпрессия, – говорит ученый. – Прежде всего, для того, чтобы не повышалось внутричерепное давление с угрожающими симптомами. Однако ничего не делается, чтобы как-то ограничить степень поражения и стимулировать восстановление нервной ткани. Между тем после травмы происходят очень неприятные процессы.

Идеальным подходом, как показали эксперименты на животных, в том числе и наши, было бы проведение нескольких мероприятий сразу же после травмы. В первую очередь по ограничению повреждения, ингибированию формирования рубца и стимуляции регенерации, чтобы аксоны могли пройти через зону травмы для восстановления связи между головным мозгом и нижележащими отделами – это необходимо для восстановления двигательной активности и чувствительности.

Хорошо, но можно лучше

Как отмечает ученый, наиболее простой способ – введение в зону травмы геля определенного состава. А если же в гель ввести определенные цитокины, результат получается очень хорошим, но он становится еще лучше, когда в него добавляются стволовые клетки (это показали экспериментальные исследования на животных). У животных восстанавливаются тазовые функции, появляются чувствительность и произвольные движения в нижних конечностях. В данном случае можно говорить об основном предклиническом результате, полученном в нескольких десятках лабораторий мира.

В России было сделано несколько подобных операций (например, в ЦИТО им. Н.Н.Приорова), и результаты оказались довольно хорошие. У больных, по сравнению с теми, кто лечился традиционным методом, отмечалось значительное улучшение качества жизни. У них восстанавливались тазовые функции, то есть происходили произвольное мочеиспускание и дефекация, нижние конечности обретали чувствительность, и человек мог совершать движения. Но результат особенно эффективен в том случае, когда проводятся длительные и активные реабилитационные мероприятия.

– По ишемическому инсульту также проводилось много экспериментов на животных и есть некоторое количество клинических примеров, – говорит К.Ярыгин. – Совместно с кафедрами неврологии медико-биологического факультета и биологии РГМУ мы проводили эксперименты на лабораторных животных. В подобной ситуации очень важно отработать экспериментальную модель, и нами была выбрана модель временной окклюзии средней мозговой артерии у крыс. Животным после инсульта, через разные сроки, внутриартериально или внутривенно вводились мезенхимальные стволовые клетки. Мы обнаружили, что внутриартериальное введение оказалось опасным: большинство животных погибало в первые часы после трансплантации из-за тяжелых нарушений мозгового кровообращения.

Эффект замещения

Наиболее эффективным оказалось внутривенное введение: оно фактически не приводило ни к какой дополнительной гибели животных, если не брать во внимание смерть менее 5%, которые погибали в результате самой операции. Уже через месяц животные чувствовали себя хорошо. Это первичный результат, но он крайне необходим для того, чтобы ученые могли двигаться дальше. Первое, что пытались исследовать все, кто этим занимался, – действие непосредственно на очаг поражения. Оказалось, что клетки, трансплантируемые внутривенно, идут как раз в зону ишемии. Там, надолго задерживаясь, они выделяют цитокины, которые стимулируют восстановительный процесс в пораженной ткани и способствуют ограничению размера ишемического очага.

Ученые обнаружили еще один, очень интересный механизм: трансплантированные клетки стимулируют пролиферацию собственных стволовых клеток. После пересадки часть из них направляется не в зону ишемии, а в зубчатую фасцию гиппокампа. Это зона, где находится группа собственных нейральных стволовых клеток. После того, как там окажутся трансплантированные клетки, стимулируется их пролиферация и миграция, причем миграция идет уже в сторону очага ишемии. Клетки прибывают в очаг ишемии, и уже эти клетки (собственные клетки реципиента) дифференцируются и действительно замещают дефект. В результате воздействия трансплантированных клеток непосредственно на очаг повреждения и на нейральные стволовые клетки происходит ограничение размеров ишемического инсульта, не формируется грубая рубцовая ткань, идет полное восстановление части поврежденной ткани мозга без образования рубцов.

За рубежом уже есть примеры использования трансплантированных мезенхимальных стволовых клеток для восстановления пациентов после ишемического инсульта. И, судя по публикациям, серьезных осложнений не наблюдалось, эффект достаточно хороший.

– Мы продолжаем свои работы по исследованию механизма действия стволовых клеток, – говорит К.Ярыгин. – Для этих целей была разработана тест-система для изучения их миграции, влияния ткани хозяина на трансплантат и, соответственно, трансплантата на клетки хозяина. Для подобных экспериментов есть все основания, так как технология имеет далеко идущие перспективы. В настоящее время в нашей стране разрабатывается закон, направленный на развитие клеточных технологий, и это крайне необходимо, поскольку они позволят спасти огромное количество больных и повысить качество их жизни.

Татьяна КУЗИВ, корр. «МГ».

Издательский отдел:  +7 (495) 608-85-44           Реклама: +7 (495) 608-85-44, 
E-mail: mg-podpiska@mail.ru                                  Е-mail rekmedic@mgzt.ru

Отдел информации                                             Справки: 8 (495) 608-86-95
E-mail: inform@mgzt.ru                                          E-mail: mggazeta@mgzt.ru