Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Борьба с раком и COVID-19

Ученые делают ставку на стволовые клетки

РИА Новости

Выращивание новых органов, редактирование генов, полное излечение от самых тяжелых заболеваний. Ученые ищут новые способы ре шить эти задачи за счет изучения стволовых клеток, хотя вокруг этичности этих исследований ведется широкая дискуссия. По последним данным, средства на основе стволовых клеток могут также помочь в борьбе против COVID-19; препарат, который был использован для лечения президента США Дональда Трампа, был разработан с их помощью. О том, какие новые уникальные возможности может дать человеку медицинское применение стволовых клеток, рассказали ученые из российских университетов, входящих в Проект «5-100».

Стволовые клетки и коронавирус

В начале октября стало известно, что для лечения коронавируса врачи назначили Дональду Трампу коктейль из противовирусных антител, созданный компанией Regeneron, который сам он назвал «чудодейственным». Regeneron разработал это лечение с помощью клеточной линии под названием HEK 293, первоначально полученной от абортированного плода в 1973 году в Нидерландах, однако сами стволовые клетки в препарат не входят.

Осенью 2020 года другие исследователи также заявили о возможности эффективно использовать стволовые клетки в лечении против вируса COVID-19. В США была подана заявка на применение препарата на основе мезенхимальных стволовых клеток ткани пуповины. Ученые из Израиля предложили сразу несколько вариантов лечения с использованием стволовых клеток острого и опасного для жизни респираторного дистресса у пациентов с коронавирусом и пневмонией.

По словам ученых, мезенхимальные стволовые клетки имеют большие перспективы для лечения пациентов с COVID-19 из-за их способности подавлять сверхактивированную иммунную систему и способствовать восстановлению недостаточности легких и других органов при тяжелом течении заболевания.

Стволовые клетки – что это такое?

Ученые придумали понятие «стволовая клетка», чтобы объяснить, почему многоклеточные живые организмы, которые постоянно теряют те или иные клетки, например, защитный слой кожи, продолжают жить и сохраняют один и тот же внешний вид.

Стволовые клетки – это универсальный строительный материал, который организм использует для самообновления. Они существуют в организме на любой стадии его развития, могут делиться и размножаться, оставаясь неизменными. В необходимый момент они могут при делении изменить свою программу и создавать другие, новые, специализированные типы клеток, например, крови и различных органов, заменяя старые, отслужившие свой срок.

Теорию стволовой клетки и идею того, что из нее могут развиваться специализированные потомки, объяснил на примере клеток крови в 1909 году российский ученый Александр Максимов. В 1981 году американские ученые экспериментально доказали существование эмбриональных стволовых клеток на примере мыши.

Стволовые клетки можно разделить на три большие категории в зависимости от их происхождения: эмбриональные (получают из плаценты), фетальные (их берут из материалов плода после аборта), постнатальные (клетки взрослого организма).

Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают значительно меньшим потенциалом для применения в сравнении с эмбриональными и фетальными и могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьезной полемики. Некоторые исследователи предлагают использовать такой тип стволовых клеток в борьбе с коронавирусом и пневмонией. На сегодняшний день они применяются в тканевой инженерии и для разработки индивидуальных средств диагностики.

Эмбриональные стволовые клетки обладают уникальными свойствами: во-первых, они могут делиться бесконечно долго, во-вторых, их потомки могут превратиться в любую специализированную клетку, будь то один из нейронов мозга, гепатоцит печени или клетка кишечного эпителия – нужно только задать требуемую молекулярно-генетическую программу.

Однако использовать клеточный материал человеческих эмбрионов в медицинских или сугубо научных целях невозможно по этическим причинам, в большинстве стран на работу с этим типом клеток наложен запрет. Поэтому биологам пришлось создать альтернативу: в 2006 году японский ученый Синъя Яманака впервые получил так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC, или iPS); за это открытие он получил Нобелевскую премию.

Аналоги эмбриональных стволовых клеток могут дать человеку шанс на искусственную регенерацию и излечения от тяжелых болезней. Можно полностью вылечить человека от рака, если выделить у него так называемые опухоль-ассоциированные Т-клетки, модифицировать их и вернуть обратно. T-клетки – это главное оружие организма, они выделяются из лейкоцитов в костном мозге и обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены.

Стволовые клетки можно разделить на три большие категории в зависимости от их происхождения: эмбриональные (получают из плаценты), фетальные (их берут из материалов плода после аборта), постнатальные (клетки взрослого организма).

Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают значительно меньшим потенциалом для применения в сравнении с эмбриональными и фетальными и могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьезной полемики. Некоторые исследователи предлагают использовать такой тип стволовых клеток в борьбе с коронавирусом и пневмонией. На сегодняшний день они применяются в тканевой инженерии и для разработки индивидуальных средств диагностики.

Эмбриональные стволовые клетки обладают уникальными свойствами: во-первых, они могут делиться бесконечно долго, во-вторых, их потомки могут превратиться в любую специализированную клетку, будь то один из нейронов мозга, гепатоцит печени или клетка кишечного эпителия – нужно только задать требуемую молекулярно-генетическую программу.

Однако использовать клеточный материал человеческих эмбрионов в медицинских или сугубо научных целях невозможно по этическим причинам, в большинстве стран на работу с этим типом клеток наложен запрет. Поэтому биологам пришлось создать альтернативу: в 2006 году японский ученый Синъя Яманака впервые получил так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC, или iPS); за это открытие он получил Нобелевскую премию.

Аналоги эмбриональных стволовых клеток могут дать человеку шанс на искусственную регенерацию и излечения от тяжелых болезней. Можно полностью вылечить человека от рака, если выделить у него так называемые опухоль-ассоциированные Т-клетки, модифицировать их и вернуть обратно. T-клетки – это главное оружие организма, они выделяются из лейкоцитов в костном мозге и обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены.

Ускорить рост и уменьшить затраты

Стволовые клетки обладают потенциалом для использования в тканевой инженерии, при создании тканей и органов для трансплантации. Среди последних достижений ученых – выращенные из стволовых клеток миниатюрное человеческое сердце, модель мозга эмбриона, пищевод.

Исследователи из Балтийского федерального университета (БФУ) им. Канта занимаются созданием нейронов из постнатальных стволовых клеток для трансплантации при травмах спинного мозга, повреждениях нервной ткани и нейродегенеративных заболеваний.

Сегодня для стимулирования дифференциации стволовых нейрональных клеток ученые добавляют в клеточную среду факторы роста и ферменты. По мнению специалистов, это довольно дорогой метод, который требует долгого времени для дифференциации стволовых клеток.

«Мы планируем это исправить с помощью нашей методики. Такие материалы, как пьезополимеры, дешевы в изготовлении и просты в применении, а сама методика позволит ускорить процесс развития стволовых клеток в нейроны определенного типа», – рассказала РИА Новости старший научный сотрудник Лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта Екатерина Левада.

Для стимуляции роста клеток ученые разрабатывают так называемые композитные мультиферроики – магнитные частицы, разведенные в биосовместимой пьезополимерной матрице. Такие композиты обладают выраженной взаимосвязью магнитных и электрических свойств.

«Мы планируем использовать новый материал как активную подложку для культивирования биологических объектов, и оказывать на них необходимые стимулирующие воздействия с использованием магнитных и электрических полей. Этот способ может дать более эффективный результат по сравнению с одиночными полями», – сообщил РИА Новости старший научный сотрудник БФУ Абдулкарим Амиров.

Индивидуальный подбор противоопухолевой терапии

Постнатальные стволовые клетки, взятые у конкретного человека, можно использовать для создания индивидуальных методов диагностики онкологических заболеваний и для первичного скрининга веществ, обладающих противоопухолевой активностью.

По словам специалистов, стволовые клетки не только представляют собой универсальный «строительный материал» клеток крови и органов, но также поддерживают в организме рост и жизнеспособность злокачественных опухолей, делают их устойчивыми к химиотерапевтическим препаратам, что сильно усложняет процесс терапии. Перед врачами и учеными остро стоит задача поиска наиболее эффективных методов лечения, которые могли бы преодолеть эти барьеры.

Сегодня фармацевтическая промышленность активно использует в основном двухмерные модели in vitro – то есть клетки, растущие на плоской поверхности. Причем, чаще всего используется только один тип опухолевых клеток. Однако двумерные модели не учитывают естественную трехмерную архитектуру опухоли, сложные межклеточные взаимодействия и, как следствие, не могут дать объективных результатов.

Ученые во всем мире работают над новыми моделями опухолевых заболеваний, которые варьируют от относительно простых 3D агрегатов опухолевых клеток (сфероиды) и кусочков опухолей (органоиды), до сложных технологий органов-на-чипе.

В научно-клиническом центре прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) проводятся разработки специальных тест-систем. Они основаны на совместном культивировании стволовых, опухолевых и иммунных клеток с добавлением специального внеклеточного матрикса для того, чтобы клетки существовали в трехмерной среде, напоминающей естественные опухолевые ткани организма.

Разработка позволяет эффективно получать трехмерные тканеподобные структуры, схожие с опухолью в организме, а также моделировать процессы метастазирования и формирования лекарственной устойчивости «в пробирке».

«Разработанная учеными тест-система также может подойти для индивидуального подбора схемы противоопухолевой химиотерапии при использовании стволовых, опухолевых и иммунных клеток самого пациента», – сообщил профессор КФУ, почетный профессор фундаментальной медицины Ноттингемского университета Альберт Ризванов.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

стволовые клетки клеточная терапия Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Одна – хорошо, а три – лучше

Трансплантация кластеров из трех типов клеток вместо одного приводит к лучшим результатам для восстановления сердца после инфаркта.

читать

На чёрный день

Стволовые клетки – это своеобразный биологический запас молодости и здоровья любого живого организма, в том числе и человека.

читать

Магнитное наведение

Удержание стволовых клеток в легких с помощью магнита улучшает их эффективность при профессиональном заболевании – силикозе.

читать

Ингаляции против фиброза

Секрет стволовых клеток легких, доставляемый в дыхательные пути через небулайзер, восстановил повреждения при легочном фиброзе у мышей и крыс.

читать

Клетки размножаются в неволе

Белок, управляющий самообновлением стволовых клеток крови, поможет сделать лечение лейкозов и других заболеваний крови эффективнее и безопаснее.

читать