Світовий досвід
Гемафонд / Для спеціалістів / Застосування в Україні і в світі / Світовий досвід
Класична медицина, яка впродовж тисячоліть базувалася на скальпелі та хімічних середниках, очевидно досягла найвищої стадії свого розвитку: сучасні лікарі успішно боряться з інфекціями, які ще пів століття тому забирали мільйони життів, проводять ювелірні операції, в тому числі з пересадки органів, проте часто виявляються безсилими перед прогресуючими формами раку, СНІДом, цукровим діабетом, хворобою Альцгеймера та низкою інших тяжких хвороб, перебіг яких на сьогоднішній день можна лише частково контролювати. І як не дивно, саме в еру глобальної техніфікації подальший розвиток медицини, який спрямований, перш за все, на боротьбу зі злоякісними новоутворами, СНІДом, тяжкими анатомічними аномаліями однозначно пов’язують саме з необмеженим терапевтичним потенціалом самого організму хворого, а точніше з його власними стовбуровими клітинами, які після відповідної обробки можуть набувати властивостей унікальних ліків, здатних атакувати як злоякісні клітини, так і вірус імунодефіциту людини, або ж диференціювати в структури нервової чи серцевої тканин.
Лікувальні технології з використанням стовбурових клітин займають дедалі впевненіше місце в терапії широкої низки онкологічних, гематологічних, неврологічних та кардіологічних захворювань, переходячи з лабораторії в клінічну практику.
Гематологія
Першу в світі трансплантацію пуповинної крові виконала в 1988 р. в Парижі професор Еліан Глюкман хлопчику, хворому на анемію Фанконі, започаткувавши еру застосування пуповинної крові в медицині. На сьогоднішній день досвід клінічного застосування пуповинної крові, за даними міжнародної організації NETCORD, вже налічує понад 20 000 трансплантацій у дітей та дорослих. Згідно даних WMDA(World Marrow Donor Association – Всесвітня асоціація донорів кісткового мозку) трансплантати пуповинної крові складають до 22% від усіх джерел гемопоетичних стовбурових клітин для алогенних трансплантацій. Гемопоетичні стовбурові клітини в основному використовуються з метою відновлення кровотворення після радикальної хіміо-, радіотерапії при лікуванні гемобластозів. Така ж мієлоаблативна практика з подальшою трансплантацією гемопоетичних стовбурових клітин набуває дедалі ширшого застосування і в лікуванні солідних пухлин та тяжких форм системних захворювань сполучної тканини.
Крім лікування гемобластозів, трансплантація гемопоетичних стовбурових клітин є основним методом терапії апластичних анемій, променевої хвороби.Щорічно в світі народжується біля 300 000 хворих на таласемію і серповидноклітинну анемію, яких може врятувати лише трансплантація гемопоетичних стовбурових клітин. Саме при лікуванні серповиднокітинної анемії у дітей вже напрацьований успішний досвід застосування стовбурових клітин пуповинної крові. Модифіковані in vitro гемопоетичні стовбурові клітини також досліджуються в лікуванні генетичних захворювань системи згортання крові. Для прикладу, американським вченим вдалося за допомогою стовбурових клітин відновити згортуваність крові у мишей, хворих на гемофілію.
Застосування стовбурових клітин в імунології
Трансплантація гемопоетичних стовбурових клітин, в тому числі пуповинної крові, широко застосовується замість трансплантату кісткового мозку для лікування низки природжених імунодефіцитів. В останні роки близькі до втілення в клінічну практику методики пренатальної трансплантації гемопоетичних стовбурових клітин при тяжких формах імунодефіцитів. Також в останні роки на стовбурових клітинах базуються підходи до створення нових вакцин, перш за все з антитуморною активністю.
За допомогою поєднання клітинних технологій та генетичної інженерії (введення в стовбурову клітину гену, що блокує вірус імунодефіциту людини) вчені намагаються подолати СНІД, шляхом створення у хворих «паралельної імунної системи», яка зможе боротися з цією хворобою.
Іншою нішою для клінічного застосування гемопоетичних стовбурових клітин є генетично обумовлені хвороби метаболізму. Американськими вченими навіть розробляються підходи до трансплантації стовбурових клітин пуповинної крові ще на 12-14 тижні гестації при пренатально діагностованих генетичних хворобах метаболізму.
Кардіологія
Не зважаючи на значні досягнення сучасної медицини, серцево-судинні захворювання й надалі займають перше місце в структурі захворюваності та смертності в усьому світі.
Як відомо, інфаркт міокарда характеризується значною втратою кардіоміоцитів, що переростає у погіршення скоротливої функції серця. Обмежена здатність кардіоміоцитів людини до відновлення і проліферації не можуть запобігти формуванню рубця і зниженню функціональної здатності серця. Проте дослідження останніх років, пов’язані з вивченням ефективності застосування стовбурових клітин у лікуванні захворювань серцево-судинної системи, є надзвичайно оптимістичними.
Експериментальні дослідження показують, що високоселективні гемопоетичні стовбурові клітини, якими багатий кістковий мозок та пуповинна кров, сприяють відновленню міокарда шляхом неоваскуляризації, зниження апоптозу і стимуляції кардіоміогенезу.
Таким чином, на межі інвазивної кардіології, молекулярної біології, генетики, фундаментальної та клінічної імунології виник новий напрямок у лікуванні ішемічної хвороби серця – клітинна кардіоміопластика.
Клітинна кардіоміопластика, як терапія стовбуровими клітинами, спрямована на відновлення міокарду, в даний момент активно проходить експериментальні і клінічні дослідження щодо ефективності лікування ішемічних і неішемічих захворювань серця.
Покази до кардіоміопластики включають інфаркт міокарда, ідіопатичну дилатаційну кардіоміопатію, діабетичну кардіоміопатію, хворобу Чагаса (трипаносомоз), ішемічну мітральну регургітацію, кардіоміопатію у дітей.
Джерела стовбурових клітин, які бажано використовувати, залежать від типу захворювання, що лікується. Наприклад, для лікування гострого інфаркту міокарда потрібні клітини, які зменшували б ступінь некрозу, тоді як при серцевій недостатності показані стовбурові клітини, що сприятимуть міогенезу, зупиняють механізми апоптозу.
Численні дослідження, проведені вченими різних країн світу вказують, що лікування гемопоетичними стовбуровими клітинами покращує скоротливу функцію лівого шлуночка, зменшує зону інфаркту, відновлює пошкоджену тканину серця навіть давністю до 8,5 року, забезпечує збільшення фракції викиду лівого шлуночка, позитивно впливає на стан хворих з хронічною серцевою недостатністю.
Крім інтракоронарного чи довенного введення стовбурових клітинз метою підвищення регенеративного потенціалу міокарду активно обговорюється питання мобілізації стовбурових клітин в кровоносному руслі шляхом призначення гранулоцитарного стимулюючого фактора росту.
Не менш важливим захворюванням серцево-судинної системи, з огляду на високу інвалідизацію осіб працездатного віку є критична ішемія нижніх кінцівок. На сьогоднішній день розроблені методи клітинної терапії, що стимулюють ангіогенез при цьому захворюванні. Проведені клінічні дослідження (3 фаза) довели безпечність використання при ішемічних захворюваннях кінцівок автологічних мононуклеарних клітин кісткового мозку, або периферичної крові. Ще понад 700 пацієнтів у світі проліковано таким ж методом в неконтрольованих дослідженнях.
Декілька досліджень підтверджують перспективність даного напрямку у лікуванні мігруючого тромбангіїту - хвороби Бюргера. Також ученими розглядається можливість вирощування зі стовбурових клітин імплантів судин для пацієнтів, що не мають відповідних венозних трансплантатів.
На сьогоднішній день у світі декілька наукових груп активно працює над вирощуванням зі стовбурових клітин клапанів серця та імплантів судин, оскільки патологія клапанного апарату серця – серйозна причина погіршення якості життя та смертності у всьому світі, а існуючі протези клапанів серця, включаючи як механічні клапани, так і біологічні ксено- чи гомографти характеризуються низкою недоліків. Прогнозується, що серцеві клапани, отримані шляхом тканинної інженерії, будуть позбавлені цих недоліків.
Відпрацювання методик тканинної інженерії клапанів серця зі стовбурових клітин особливо важливе для дітей з вродженими вадами серця, оскільки імплантовані їм штучні клапани не ростуть, і вимагають заміни по мірі росту дитини, що кожного разу супроводжується хірургічною операцією на відкритому серці.
За словами д-ра Ральфа Содіана, керівника проекту по вирощуванню зі стовбурових клітин пуповинної крові клапанів серця (Німеччина, Мюнхен) - тканинна інженерія перспективна щодо створення ідеального протезу клапана серця, який функціонуватиме все життя, ростиме з реципієнтом і набуватиме потрібної форми.
На сьогоднішній день в світі проводяться вже експериментальні дослідження на тваринах біопротезів клапанів серця, отриманих шляхом тканинної інженерії. А в Токійському жіночому медичному університеті з 2000 по 2004 рр. 42 дітям з різними вадами розвитку великих судин грудної порожнини пересадили артерії, вирощені з власних клітин кісткового мозку на нетканинних матрицях з полілактиду та капролактону, укріплених полі-L-лактатом.
Застосування стовбурових клітин в пульмонології
У фаховій літературі з’являється дедалі більше повідомлень про ефективність застосування стовбурових клітин у лікуванні запальних захворювань органів дихання а також емфіземи легень, бронхіальної астми (в програмі імуносупресивної терапії з наступною трансплантацією гемопоетичних стовбурових клітин), фіброзу та травматичного пошкодження легень.
Канадські вчені запатентували метод попередження кисневого пошкодження легень у недоношених дітей з використанням власних стовбурових клітин. Пересаджені стовбурові клітини вбудовувалися в тканину легеневих альвеол та експресували білок С сурфактанту, що вказує на можливість їх диференціації в альвелярні пневмоцити II типу.
Репродуктивна медицина
Тканинна іженерія подає надії на подолання чоловічого і жіночого непліддя та вирішення інших проблем, пов’язаних з функціональною діяльністю репродуктивної системи у людей, при яких доступні консервативні чи хірургічні методи лікування не дають бажаного ефекту.
Групи британських, американських та японських вчених неодноразово повідомляли про отримання зі стовбурових кілтин яйцеклітин та сперматозоїдів. Поки що з такою метою вчені використовували ембріональні стовбурові клітини, але враховуючи, що пуповинна кров містить близькі до ембріональних мультипотентні стовбурові клітини, остання може також розглядатися як перспективна сировина для створення біоштучних гамет. В даному напрямку також розробляються підходи до імплантації в гонади культур гермінальних клітин, для прикладу, у жінок застосовуються автологічні стовбурові клітини яйників.
Мета таких проектів не лише використання штучно культивованих гамет для лікування непліддя, але й отримання лабораторної моделі для більш глибокого дослідження спермато- та оогенезу.
Стовбурові клітини саме пуповинної крові все ширше досліджуються у лікуванні еректильної дисфункції у хворих цукровим діабетом.
А в вчені інституту регенеративної медицини університету Уэйк Форест з клітин, виділених з кавернозної тканини кролів, виростили функціонуючі печеристі тіла статевого члена. Через місяць післяімплантаціїїх кролям у тварин повністю відновлюваласястатева функція. Після злиття самців, яким імплантували штучно вирощені печеристі тіла з самками у восьми з дванадцяти самок у вагінальних зішкрябах були виявлені сперматозоїди, а в чотирьох з них – розвинулася вагітність.
Етапи тканинної інженерії печеристих тіл складалися з виділення відповідних з печеристих тіл міоцитів та ендотеліоцитів, їх культивування і подальше засівання на трьохвимірний каркас який інтракавернозно імплантувався кролям. Вже через місяць вчені спостерігали у кролів формування структурованої васкуляризованої тканини. Враховуючи унікальну структуру печеристої тканини статевого члена, її успішне лабораторне культивування, вказує на дуже значний прорив в сфері тканинної інженерії.
За прогнозами дослідників, даний метод дозволить покращити ефективність терапії хворих з вродженими аномаліями, раком і травмами статевої системи, а також може бути застосований у реконструктивній урології та для лікування деяких форм еректильної дисфункції.
Тканинна інженерія в ортопедії та стоматології
Клітинна терапія вже досить широко застосовується у лікуванні травматичних та дегенеративних захворювань суглобів та переломах, що не зростаються протягом тривалого часу. Не менш важливим питанням для ортопедії/травматології є біоінженерія кісткової та хрящової тканини. В цьому напрямку надзвичайно перспективними є популяції мезенхімальних стовбурових клітин. Для прикладу, доведено, що з 500 мг мезенхімальних стовбурових клітин може утворитися 3 кг кісткової тканини. Мезенхімальні стовбурові клітини можна виділити з кісткового мозку, пуповинної крові, пульпи зубів. Потребує глибшого дослідження в якості джерела стовбурових клітин, придатних для застосування в цілях ортопедичної біоінженерії, менструальна кров, жирова тканина.
Фінські вчені з університету в Тампере пересадили чоловікові верхню щелепу, вирощену з його власних стовбурових клітин. А в Йоркському університеті розпочато 3-річний проект, мета якого виростити кісткові клітини зі стовбурових клітин пуповинної крові. Проект здійснюється за підтримки Європейської комісії, і його фінансування складає 1.6 млн фунтів стерлінгів.
В останні роки також активізувалися дослідження щодо можливості вирощування зі стовбурових клітин імплантів зубів. Японським вченим вдалося виростити зі стовбурових клітин зуб у миші. Колектив дослідників з Форсайтовського інституту виростили зі стовбурових клітин живий зуб у свині. А британські вчені під проект по вирощуванню зі стовбурових клітин зубів отримали грант на 500 тисяч фунтів стерлінгів. Вони вживлятимуть в ясна людини спеціально запрограмовані стовбурові клітини, в результаті чого на місці втраченого зубаповинен вирости новий. Даний метод протезування має значні переваги над штучними зубами, зокрема не матиме негативного впливу на ясна та сусідні зуби.
Очікується, що в недалекому майбутньому дана технологія стане загальнодоступною, а коштуватиме такий імплант так само, як звичайне протезування. Щоправда, американські вчені прогнозують можливість вирощування зубів зі стовбурових клітин лише років через 10, хоча д-р Памела Єлик з Гарвардської школи стоматології вважає, що стоматологи зможуть використовувати стовбурові клітини значно раніше з метою заповнення ними порожнини в зубі замість пломбувальних матеріалів.
Інструкція зі збору пуповинної крові