Клеточная терапия скоро станет реальностью

На заре эры регенеративной медицины более тридцати лет назад многие ученые относились к применению стволовых клеток для восстановления различных клеточных популяций, уничтоженных заболеваниями, как к революции в медицине. Однако дальнейшие исследования показали, что терапия стволовыми клетками не может быть немедленно внедрена в клиническую практику: сначала необходимо провести длительные и трудоемкие исследования, направленные на изучение сложной биологии стволовых клеток и методов работы с ними, а затем определить для лечения каких специфических заболеваний лучше применять клетки, обладающие определенными свойствами.
В обзорной статье, опубликованной в конце октября 2012 г. в журнале Science, доктор Стив Гольдман (Steve Goldman), Майкен Недергаард (Maiken Nedergaard) и Марта Виндрем (Martha Windrem) из Медицинского Центра Университета Рочестера (University of Rochester Medical Center, США) обсуждают возможность клинического применения терапии стволовыми клетками для лечения пациентов с неврологическими заболеваниями, характеризующимися поражением миелиновой оболочки нервных волокон. К таким заболеваниям относятся рассеянный склероз, инсульт белого вещества головного мозга, детский церебральный паралич, некоторые формы деменции и редкие летальные заболевания детей – детские лейкодистрофии.

По словам доктора Гольдмана, за последнее десятилетие произошел прорыв в разных направлениях исследований биологии стволовых клеток, и были разработаны многочисленные терапевтические методы лечения, которые вскоре могут быть перенесены в клиническую практику. «В частности, при лечении заболеваний центральной нервной системы (которые трудно поддаются лечению вследствие сложного строения клеток головного мозга) применение в терапии самых простых типов клеток может обеспечить наилучшие результаты», – говорит он.

Наиболее частой причиной развития заболеваний, характеризующихся поражением миелиновой оболочки нервных волокон, является дисфункция олигодендроцитов – разновидности нервных клеток головного мозга. Клетками-предшественницами олигодендроцитов и астроцитов (другого типа клеток нейроглии) являются так называемые глиальные прогениторные клетки. Олигодендроциты и астроциты выполняют различные функции, важнейшими из которых являются опорная, трофическая, а также формирование микроокружения нейронов.

Олигодендроциты синтезируют миелин – жироподобное вещество, изолирующее отростки нервных клеток, в основном аксонов, передающих сигналы по всему организму. Гибель или нарушение работы клеток, синтезирующих миелин, вызванные заболеванием или травмой (например, при рассеянном склерозе или острой травме позвоночника) приводят к ослаблению, а, порой, и исчезновению сигналов, передающихся между нервами. Долгое время значимость астроцитов для поддержания нормального функционирования нервных клеток была недооценена. Но результаты исследований последних лет продемонстрировали их значимость для работы центральной и периферической нервной системы.

Глиальные прогениторные клетки и их потомки (олигодендроциты и астроциты) могут использоваться в клеточной терапии: в отличие от других клеток центральной нервной системы их популяция относительно гомогенна, с ними легче работать в лабораторных условиях, их можно раньше трансплантировать пациенту. Многочисленные эксперименты на животных показали, что после трансплантации в живой организм олигодендроциты распределяются в тканях головного мозга и начинают «ремиелинизировать», то есть восстанавливать поврежденные участки нервных волокон.

Глиальная клеточная дисфункция встречается при большом числе заболеваний. По словам Гольдмана, работать с глиальными прогениторными клетками относительно легко, поскольку не требуется точного восстановления контактов между клетками, что является обязательным условием при восстановлении нейронов. Гольдман надеется, что успехи, достигнутые специалистами в этой научной области, будут способствовать распространению трансплантации глиальных прогениторных клеток для лечения больных с заболеваниями глии.

По мнению авторов, прорыв в данной области исследований произошел благодаря нескольким очень важным техническим усовершенствованиям. Во-первых, повысилось качество получаемых при исследовании головного мозга изображений, что связано с появлением улучшенных магнитно-резонансных томографов. Они обладают большей проникающей способностью и позволяют более точно определить наличие специфических повреждений центральной нервной системы, ассоциированных с развитием заболевания. Более того, новые магнитно-резонансные томографы предоставляют ученым возможность более точно отслеживать результаты экспериментов.

Во-вторых, ученые смогли преодолеть многочисленные трудности, связанные с работой с глиальными прогениторными клетками. В частности, сотрудники лаборатории Гольдмана являются пионерами в области определения точных химических сигналов, необходимых для дифференцировки стволовых клеток в глиальные прогениторные клетки. Также были изучены условия, в которых должны находиться клетки-предшественницы для того, чтобы превратиться в олигодендроциты или астроциты. Специалисты из его лаборатории смогли получить глиальные прогениторные клетки из самых разных источников, включая клетки кожи, которые были «перепрограммированы» в этот тип стволовых клеток. Преимуществом применения технологии «перепрограммирования» клеток является полное генетическое соответствие трансплантируемых клеток донорским. Сотрудники лаборатории Гольдмана также разработали метод сортировки глиальных прогениторных клеток, основанный на уникальных идентифицирующих маркерах. Применение этого метода позволяет очистить клетки, которые будут использованы во время трансплантации, что снижает риск развития опухолей у пациента.

Исследовательская команда из лаборатории Недергаарда изучала интеграцию глиальных прогениторных клеток в существующие нейрональные сети. В том числе ученые исследовали результаты компьютерной томографии, позволяющие оценить изменения структуры и функции нервной системы взрослого организма после трансплантации этого типа стволовых клеток. В результате совместной работы двух научных групп была разработана модель, воспроизводящая нормальную активность человеческих нейронов и активность нейронов при заболевании. Эти модели позволяют оценить состояние человеческих нейральных клеток в головном мозге живого взрослого организма. Результаты этих исследований раскрыли новые возможности в области моделирования заболеваний глии у человека, а также позволили предложить новые методы лечения таких больных.

По мнению авторов, скоро можно ожидать прорыва в области исследования заболеваний центральной нервной системы, характеризующихся поражением миелиновой оболочки нервных волокон. Например, такие заболевания, как рассеянный склероз, могут стать показанием для проведения клеточной терапии с использованием глиальных прогениторных клеток. Применение этого типа стволовых клеток, по мнению авторов, может способствовать восстановлению неизлечимого на сегодняшний момент повреждения центральной нервной системы, наблюдаемого у этих пациентов. Авторы считают, что клеточная терапия может быть использована даже для лечения детей с некоторыми заболеваниями белового вещества головного мозга.

По словам Гольдмана, ученые получили огромное количество информации о глиальных прогениторных клетках и методах их получения. Он утверждает, что специалистам уже известны различные генетические профили и особенности поведения клеток в культуре, а также после трансплантации в организм животных с моделью заболевания нервной системы. Ученые расширили представления о фоновой среде заболевания, вовлеченной в патологический процесс. Они также располагают рентгенологическими методами, позволяющими отслеживать состояние пациентов после трансплантации клеток. Гольдман считает, что движение в сторону проведения клинических испытаний по применению клеточной терапии для лечения больных заболеваниями, характеризующимися поражением миелиновой оболочки, на данный момент является вопросом, зависящим от ресурсов.

По материалам University of Rochester Medical Center