Цели применения клеточных препаратов в клеточной терапии
Цели применения клеточных препаратов в клеточной терапии:
– реконструкция (ремоделирование) или улучшение функционирования ткани — применение клеток-предшественников для улучшения кровоснабжения ишемических очагов в сердце, трансплантация донорских тканей при заболеваниях печени или нервной системы;
– замещение утраченных или пораженных патологическим процессом тканей — переливание компонентов крови, трансплантация костного мозга, применение культивированных фибробластов и клеток кожи для закрытия раневых поверхностей);
– привнесение новой функции — клеточная терапия наследственных заболеваний.
Клеточные препараты также отличаются по типу составляющих их клеток. Они могут быть:
– получены непосредственно от донора,
– приготовлены из существующих клеточных линий.
Преимуществом детально описанных клеточных линий является то, что их использование позволяет производить стандартизованные препараты, применение которых дает воспроизводимые результаты. С другой стороны, эти клетки зачастую теряют характеристики соответствующих тканей при исскуственном продлении жизни в пробирке (иммортализации); более того, при длительном их выращивании высока вероятность накопления генетических мутаций, увеличивающих риск онкогенных и тератогенных осложнений.
Получаемые от донора клетки различаются по степени их дифференцировки и способности к делению. Лишь одна клетка — оплодотворенная яйцеклетка — может называться тотипотентной — из нее могут развиться все виды тканей (нервная, соединительная, эпителиальная).
В течение первой недели эмбрионального развития из оплодотворенной яйцеклетки формируется бластоциста, имеющая на одном из своих полюсов так называемую внутреннюю клеточную массу, содержащую эмбриональные стволовые клетки. Эти клетки плюрипотентны — они способны превращаться в ткани всех трех зародышевых листков.
Эти зародышевые листки, формирующиеся на второй — третьей неделе эмбрионального развития, содержат мультипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в различные ткани в пределах одного зародышевого листка (из внешнего листка может развиться нервная ткань, кожа и пигментные клетки). Их мультипотентность, т. е. количество формирующихся из этих клеток тканей, может различаться. Наконец, клетки, способные дифференцироваться лишь в одном направлении, например скелетные миобласты или ангиобласты, называются нуллипотентными или клетками-предшественниками.
Несмотря на то, что эмбриональные стволовые клетки наиболее примитивны и могут дифференцироваться в любой тип клеток, их клиническое применение пока невозможно в силу недостаточной изученности их биологии. Наиболее часто применяемые в клинике кроветворные (гемопоэтические) стволовые клетки на самом деле являются разносторонней популяцией, которая помимо мультипотентных стволовых клеток включает более дифференцированные клетки, являющиеся предшественниками различных ростков кроветворения и эндотелиальных клеток.
Стволовые клетки пуповинной крови также представляют собой смесь стволовыех кроветворных клеток, эндотелиальных клеток-предшественников и стромальных клеток. Они отличаются от аналогичных клеток взрослых повышенной способностью к делению и меньшим раздражающим действие на иммунитет (иммуногенностью).
Мезенхимальные стволовые клетки, которые могут быть выделены из костного мозга, жировой ткани или плаценты, способны дифференцироваться во все ткани, которые в процессе эмбрионального развития возникают из среднего зародышевого листка (мезодермы), а именно в:
– костную,
– хрящевую,
– мышечную,
– жировую ткань и т. д.
Мультипотентные стволовые клетки обладают высоким пролиферативным потенциалом — они могут многократно делиться, замещая поврежденную ткань. Однако если задачей применения клеточного препарата является коррекция определенного функционального дефекта, то клеточный препарат должен состоять из частично или полностью дифференцированых клеток, обладающих необходимыми функциональными свойствами. В этом случае применяется изоляция клеток-предшественников (например, миобластов), частичная направленная дифференцировка стволовых клеток или выделение зрелых клеток (фирробласты донорской печени).
Клегки, фетальных тканей, полученных из плода, в сроке от 8 до 20 недели, обладают как определенным функциональным потенциалом, так и повышенной способностью к делению.
Отдельно следует отметить клеточную терапию с использованием препаратов, которые либо содержат иммунные клетки-эффекторы (Т-лимфоциты, клетки-киллеры), либо имеют в своем составе антигенпрезентирующие клетки, активно взаимодействующие с иммунной системой пациента. Применение таких клеточных препаратов является важнейшим компонентом иммунотерапии — терапевтического подхода, использующего потенциал иммунной системы для лечения заболевания. Особенно многообещающими являются результаты клинических исследований в области иммунотерапии онкологических и онкогематологических заболеваний.
Методы клеточной терапии являются основой многих протоколов генотерапии — терапевтического вмешательства, основанного на модификации генетического материала живых клеток. Клетки, подвергшиеся генетической модификации, могут служить средствами доставки продуктов внедренного гена в патологический очаг.
Примером тому может служить экспериментальная методика интрамиокардиального введения клеток скелетных мышц, содержащих геном VEGF, продукт которого стимулирует образование сосудов в очаге ишемии миокарда.
Генотерапия наследственных заболеваний, например врожденных иммунодефицитов, заключается во введении работоспособной копии поврежденного гена в ДНК клеток больного. Дальнейшее введение таких клеточных препаратов в организм ведет к замещению дефектной ткани или заполнению генетически измененным клетками пустующей ниши, результатом чего становится компенсация наследственного дефекта.
Поскольку ткани представляют собой комплекс клеток и внеклеточных элементов (межклеточная жидкость), находящихся в сложном взаимодействии, замещение поврежденных тканей путем введения клеточной суспензии зачастую не приводит к удовлетворительным результатам. В этих случаях необходимо применение комплексного подхода, получившего название тканевой инженерии.
Тканевая инженерия — это воздействие на клеточные и молекулярные механизмы регуляции деления и дифференцировки клеток поврежденной ткани для улучшения ее регенерации и ремоделирования. Особенностью этого метода является использование структурированных трансплантатов, состоящих из нескольких видов клеток и синтетических носителей-матриц (тканевые конструкты), а также применение внешних физических воздействий на регенерирующую ткань.