Почему некоторые животные (ящерицы, морские звезды) могут восстанавливать утраченные конечности, а более продвинутые в эволюционном плане млекопитающие — нет? Человек, скажем, что — совсем утратил способность к регенерации? Такие вопросы нередко занимают многих из нас. Ответить на них согласились ученые Института биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН — доктора биологических наук Андрей Васильев и Василий Терских. Они более 20 лет ведут исследования в области регенеративной медицины, участвовали в крупных проектах по созданию клеточных технологий для лечения обширных ожогов, незаживающих ран и трофических язв, поражений роговицы глаза и других патологий.
Василий Терских, заведующий лабораторией проблем клеточной пролиферации: — Начнем с того, что люди не утратили полностью способность к регенерации. Все ткани и органы человека постоянно обновляются: старые клетки отмирают, новые появляются. Другое дело, бывают большие травмы, при которых восстановления не происходит. Но эту проблему можно решить другим путем, с помощью регенеративной медицины.
Андрей Васильев, заместитель директора института: — Усилия сотрудников лаборатории проблем клеточной пролиферации направлены на создание в нашей стране принципиально новой медицинской технологии. “Лекарственной формой” могут стать клеточные трансплантаты, заранее приготовленные и упакованные для применения в медицинских учреждениях. Это позволит в случае техногенной аварии или катастрофы начинать исцеление ожоговых больных уже через несколько часов после травмы. А в дальнейшем можно было бы производить трансплантаты для лечения трофических язв, незаживающих ран, ожогов роговицы глаза и других патологий.
В.Т.: — Чтобы читатель лучше понял суть нашей работы, вкратце расскажу, как зарождалось это направление исследований — регенеративная медицина. Первые попытки вырастить клетки кожи человека в “пробирке” предпринимались еще 1948 году лауреатом Нобелевской премии Питером Медаваром. После 30 лет безуспешных попыток, к началу 80-х годов прошлого века, американский биолог Говард Грин создал новый метод выращивания клеток эпидермиса кожи и освоил получение больших пластов клеток, пригодных для трансплантации. Известно, что при обширных ожогах, превышающих 40% поверхности тела, создается острый дефицит собственной кожи пациента, пригодной для трансплантации. А в ряде случаев ее использование невозможно из-за тяжелого состояния пациента. Кроме того, бывают осложнения в виде частичного или полного отторжения трансплантатов. Метод выращивания клеток позволяет закрывать раневую поверхность неограниченной площади и при необходимости повторять пересадку.
Сейчас разработаны новые методы лечения травм, проведены тысячи операций, в том числе и в нашей стране, расширился перечень тканей и органов, которые ученые могут реконструировать с помощью клеточных технологий, то есть путем пересадки клеток, выращенных в “пробирке”. Так, на стыке биологии, техники культивирования клеток и медицины сформировалось новое направление — регенеративная медицина.
— Так вы пересаживаете больному чужие клетки? А как же биологическая несовместимость?
А.В.: — Технология лечения обширных ожогов в самых общих чертах выглядит так. В нашей лаборатории постоянно выращиваются клетки кожи. Это своеобразный стратегический запас. Когда в больницу, с которой мы сотрудничаем, поступает пациент с сильными ожогами, ему из этого запаса подготавливают трансплантат и доставляют к месту лечения. Через пару недель из-за иммунного ответа пересаженные клетки могут отторгнуться организмом. Однако за это время они успевают “поработать” на больного, выполняя все свои защитные функции. Мы же за две недели выращиваем достаточно большой трансплантат из клеток кожи, взятых у больного.
— Что, кроме клеток кожи, вы можете вырастить?
А.В.: — Мы научились также выращивать, а затем пересаживать пациенту клетки роговицы и уретры. На очереди — печень. Для нее технология разработана и опробована пока на подопытных крысах. Но мы уже готовы проводить клинические испытания.
— Что, из любой клетки печени можно вырастить целый орган?
А.В.: — Нет. Только из стволовой.
— Но ведь опыты со стволовыми клетками запрещены.
В.Т.: — Во всех цивилизованных странах законодательно запрещено проводить эксперименты со стволовыми клетками, взятыми из эмбриона человека. И это правильно. Но никто не запрещает взять у взрослого человека несколько стволовых клеток и с их помощью реконструировать поврежденную ткань или орган.
— Я читал, что стволовые, или недифференцированные, клетки существуют только на ранней стадии развития, а затем из них формируются различные ткани и органы, в которых все клетки уже специализированы.
А.В.: — Это верно лишь отчасти. На самом деле в любой ткани или органе существуют особые неспециализированные клетки — они словно бы остановились в своем развитии. Это тоже стволовые клетки, из которых можно вырастить нужные ткани.
— Вы хотите сказать, что из стволовых клеток, сохранившихся в печени взрослого человека, можно вырастить всю печень, а затем при необходимости пересадить ее этому же человеку?
А.В.: — Да. Более того, из этих стволовых клеток теоретически можно вырастить любой орган или ткань. Мы в своей работе используем стволовые клетки кожи: их легче получать и с ними проще работать.
— Фантастика! Но как из клетки кожи можно вырастить печень?
В.Т.: — Вы, наверное, знаете, что в ядре каждой клетки находится генетическая информация в молекулах ДНК. В ней содержится примерно четыре миллиарда нуклеотидов, играющих роль “букв” при записи наследственной информации. Это своеобразная гигантская инструкция по производству белков и других органических соединений, которые могут понадобиться организму. По объему она сопоставима с тысячетомной энциклопедией. Во всех клетках кожи, печени, костной и нервной тканей и т.д. находится одна и та же инструкция. Просто разные клетки используют в своей работе ее разные части. Однако стволовые клетки достаточно пластичны и при определенных воздействиях их можно “перепрограммировать”. Большинство специалистов по регенеративной биологии уверены, что лет через 10-20 в “пробирке” можно будет вырастить любой орган человека из его же стволовых клеток.
— Как вы ищите стволовые клетки? Чем они отличаются от остальных?
В.Т.: — Они действительно особенные. Всем, наверное, хорошо известен процесс деления клетки, когда из одной родительской получаются две точно такие же дочерние. Так вот стволовая клетка делится по-другому: из нее получаются две разные клетки. Одна клетка остается стволовой, а другая созревает и специализируется для выполнения определенных функций ткани. Например, стволовая кроветворная клетка помимо самовоспроизведения дает начало всем клеткам крови. Кроме того, стволовых клеток очень мало и они делятся крайне редко. Природа словно бы оберегает свой стратегический запас стволовых клеток. Ведь при любом делении происходят сбои и ошибки — небольшие “опечатки” в главной инструкции.
Мы не ищем специально стволовые клетки в общей массе клеток, просто помещаем небольшие фрагменты эпидермиса в питательную среду, которая благоприятствует размножению стволовых клеток. Затем из полученной культуры клеток уже выращиваем трансплантат для реконструкции роговицы, уретры или кожи.
— А зачем природа “позаботилась”, чтобы у нас в зрелом возрасте оставались стволовые клетки?
А.В.: — Может быть, это неутраченная способность к регенерации, которая и сейчас присуща некоторым организмам. У тритона, например, может вырасти ампутированная нога, а у нас постоянно обновляются многие ткани организма, такие как кровь или кожа. Но в любом случае нам повезло. В человеческом организме есть колоссальные скрытые резервы стволовых клеток, которые могут быть использованы ему во благо.
Беседовал Василий ЯНЧИЛИН
Нет комментариев