РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА

Познаем мир таинств

Способность живых организмов к регенерации является одной из таинственных загадок биологии, которую человек уже давно пытается разгадать. Например, ящерица способна восстановить отброшенный хвост, хотя большинство живых существ повторить такой фокус не смогут. Конечно же, чем сложнее организм, тем сложнее идут в нем процессы регенерации, однако несмотря на долгие годы работы, до сих пор ученые не могут с уверенностью сказать, почему одни живые существа, лишаясь конечности, могут ее восстановить, а другие — нет.

В организме человека процессы регенерации, то есть восстановления формы и функции поврежденного органа, ткани или клетки, идут постоянно. Другое дело, что различные органы и ткани регенерируют по-разному. Так, организм человека не может отрастить новую конечность или орган «с нуля», но вот поврежденный орган в некоторых случаях восстановить может. Рекордсменом в этом считается печень. Она может восстановить свои размеры, даже если повреждена на 70 процентов. Удивительной силой регенерации обладает и кожа: небольшие царапины максимум через неделюдругую исчезают без следа.

Сегодня на стыке биологии, медицины и инженерии развивается новая отрасль знаний — регенеративная ме- дицина, направленная на восстановление пораженной болезнью или поврежденной ткани с помощью активации эндогенных стволовых клеток или с помощью трансплантации клеток (клеточной терапии). Ученые считают, что она способна коренным образом изменить способы улучшения здоровья путем восстановления, поддержания и улучшения функций органов и тканей.

Выделяют четыре основных направления регенеративной медицины:

восстановление дефектов тканей путем трансплантации органов и тканей;

восстановление тканей путем стимуляции регенерации;

трансплантация отдельных клеток;

тканевая инженерия. Трансплантация в современной медицине уже широко применяется. Врачи успешно пересаживают кожу со здоровых участков на поврежденные, кости, внутренние органы: печень, почки, кишечник, даже сердце и легкие. Однако пересадка связана со многими рисками и трудностями. Во-первых, зачастую бывает сложно найти донора вовремя, ведь при трансплантации органов нужно учитывать множество различных факторов, а время пациента, нуждающегося в трансплантации, обычно сильно ограничено. Во-вторых, возможно отторжение чужих тканей организмом, из-за чего пациенты после пересадки должны принимать иммуносупрессоры, у которых имеется очень много побочных эффектов. Кроме того, подавление иммунитета ухудша- ет собственную регенерацию.

Врачи на практике активно применяют и специальные препараты, стимулирующие регенерацию, — адаптогены, или биогенные стимуляторы. Они активизируют процессы, необходимые для роста, деления и регенерации клеток, способствуя более быстрому заживлению травм. Для этого используют различные вещества: витаминные препараты (фолиевую кислоту, витамины В6, В12, С, А и др.), стероидные и нестероидные анаболические средства, иммуномодуляторы, а также стимуляторы регенерации растительного и животного происхождения (масла облепихи, шиповника, сок алоэ, бета-каротин, депротеинизированный гемодиализат из крови молочных телят и др.). Но такие препараты только ускоряют регенерацию, но не могут увеличить количество ее циклов. А так как клетки могут делиться только определенное количество раз, при серьезных заболеваниях этот способ лечения окажется малоэффективным.

Трансплантация отдельных клеток, или клеточная терапия, сейчас широко применяется при онкологических заболеваниях, заболеваниях крови и костного мозга. Пациентам с такими болезнями трансплантируют донорские клетки костного мозга, стволовые клетки. Они, приживаясь в организме, начинают выполнять функции вместо клеток пациента, по тем или иным причинам «вышедших из строя». Преимущества клеточной трансплантации в том, что она имеет более низкую себестоимость, позволяет сократить степень хи- рургического вмешательства и использовать менее агрессивные иммуносупрессоры или вовсе отказаться от них.

Однако многие исследователи будущее медицины видят в тканевой терапии. Она своей целью ставит выращивание вне организма живых, функционирующихх тканей и органов для замены или для стимуляции регенерации поврежденных органов или тканей. Это значит, что вырастив в пробирке ткани или определенные клеточные структуры и пересадив их пациенту, медики смогут вылечить такие болезни, как сахарный диабет, боковой амиотрофический склероз, патологии суставов и нервной системы и другие тяжелые наследственные заболевания. Причем, в отличие от механического воспроизведения органа, сам организм выступит как биореактор, выполнив основную работу по приживлению и восстановлению тканей. А это в свою очередь позволит избежать проблем с иммунным ответом, когда организм отторгает чужие ткани и органы. Уже сейчас в рино- и гениопластике успешно используются имплантаты, выращенные из собственной хрящевой ткани пациента.

Но вырастить ткани можно только на специальном материале, так как без «подложки» (специального носителя клеток, или матрикса), в обычной пробирке, колонии клеток быстро умирают. Поэтому перед учеными остро стоит проблема поиска биосовместимого материала, поддерживающего деление клеток и способного заменить элементы тканей организма.

В настоящее время в рамках регенеративной медицины разрабатываются методы лечения широкого спектра болезней. Наиболее заметные результаты были получены на следующих направлениях. ГЛАЗНЫЕ БОЛЕЗНИ

Трансплантация стволовых клеток с успехом применяется для восстановления зрения у пациентов с врожденными или полученными в результате болезней дефектами роговицы глаза. Так, в 2014 году в Японии пациентке с возрастными дегенеративными изменениями сетчатки были пересажены клетки сетчатки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Это значит, что клетки были получены из биопсии кожи самой пациентки, что снимает этические вопросы, связанные с использованием эмбриональных стволовых клеток.

ДИАБЕТ

В последние годы хорошо себя показала трансплантация островковых клеток поджелудочной железы, призванная помочь пациентам с сахарным диабетом 1-го типа. Пересаженные клетки начинают вырабатывать инсулин, реагируя на уровень глюкозы в крови. Недавние исследования показали, что уже через год 58 процентов пациентов были инсулиннезависимы. Однако диабет 1-го типа — заболевание ауто- иммунное, то есть иммунная система человека начинает атаковать клетки собственного организма, производящие инсулин. Соответственно, трансплантированные клетки тоже подвергаются этой атаке, поэтому эффект от такой терапии пока только временный. Впрочем, сейчас ученые работают над материалами, которые способны защитить пересаженные клетки.

БОЛЕЗНИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Инъекции эмбриональных стволовых клеток в спинной мозг мышей и крыс делают то, что до сих было невозможно: парализованные из-за повреждения спинного мозга грызуны вновь обретают подвижность. На очереди клинические испытания на людях. А в Великобритании в ходе исследований с применением стволовых клеток у людей, перенесших инсульт, через год заметно улучшилось состояние здоровья, восстановилось кровоснабжение в мозге и активизировались процессы восстановления нейронных связей.

СТОМАТОЛОГИЯ

В США прошел клинические испытания лекарствен- ный препарат, предназначенный для восстановления слизистой оболочки полости рта. Он представляет собой гель, содержащий клетки (аллогенные кератиноциты и фибробласты человека) и бычий коллаген. Это первый клеточный препарат, одобренный Федеральным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для стоматологического рынка, и первый препарат, получивший разрешение через Центр исследований и оценки биопрепаратов. Он поможет стоматологам восстанавливать ткани десны, не прибегая к травматичным лоскутным операциям.

ОБЛЫСЕНИЕ

В регенеративной медицине активно разрабатываются методы для борьбы с широко распространенной и не имеющей пока эффективного решения проблемой наследственного (андрогенетического) облысения. Уже проходят клинические испытания технологии восстановления волос, использующие диапазон идей от клонирования здоровых волосяных фолликулов пациента с последующим внедрением этих клонов в облысевшие области до стимуляции роста новых волосяных фолликулов в областях облысения.

РЕВИТАЛИЗАЦИЯ КОЖИ

В настоящее время изучается возможность использования клеточных культур фибробластов для регенерации ран и восстановления кожи.

Одной из самых больших проблем для регенеративной медицины являются этические вопросы. Дело в том, что стволовые клетки, являющиеся базовыми строительными блоками организма и имеющие неограниченную способность к делению, делятся на две основные категории: эмбриональные, способные превратиться в любую ткань организма, и взрослые — более специализированные. Взрослые стволовые клетки применяются для лечения достаточно широкого диапазона болезней, от рака до болезней крови, но в организме их очень мало, к тому же их непросто взять.

Один из лучших источников стволовых клеток сегодня — это эмбрионы на ранней стадии развития или абортированные. Очевидно, из-за этого и возникает немало вопросов морального и юридического характера. Можно ли предложить сделать аборт, чтобы получить клетки, необходимые для спасения пациента?

Не повлияет ли заинтересованность врачей в стволовых клетках на их рекомендации о необходимости аборта? Не станут ли некоторые женщины производить эмбрионы для продажи? Преодолеть в будущем эти моральные вопросы позволят технологии индуцированных стволовых клеток. Их можно будет получить от самого пациента. Для этого клетки из кожи, крови или мочи преобразуют в клетки, нужные для лечения. Кроме того, идеально подходящие человеку стволовые клетки ученые нашли в пуповинной крови и плаценте.

Эти технологии можно будет использовать в не столь уж отдаленном будущем для трансплантации почек, печени, трахеи, легких; лечения инфаркта, некоторых глазных болезней. Сегодня же исследователи работают над механизмами превращения обычных клеток в стволовые, а также над технологиями, способными «разбудить» взрослые стволовые клетки, чтобы те начали делиться. И если труд ученых увенчается успехом, это позволит заменять мертвые органы здоровыми и эффективно восстанавливать поврежденные ткани.

Подготовила Ольга Раднаева