Що особливого у цих клітинах, відкриття яких називають однією з трьох найважливіших подій у біології ХХ століття, поряд із визначенням структури ДНК та розшифруванням генома людини? У людському організмі – понад 200 типів клітин, більшість яких спеціалізовані, тобто призначені для виконання певних функцій, як то синтез інсуліну чи передача нервових імпульсів. Деякі зі спеціалізованих клітин розраховані на функціонування протягом життя людини, наприклад, клітини серцевого м’язу, тоді як інші, зокрема, клітини шкіри, мають постійно оновлюватись. А за оновлення спеціалізованих клітин і відповідають саме стовбурові клітини, здатні не лише до реплікації самих себе, а й до формування нащадків, які стають спеціалізованими клітинами. Тобто вони слугують постійним джерелом спеціалізованих клітин, що заміняють старі чи пошкоджені. Тривалий час вважалось, що свої стовбурові клітини містять лише певні види тканин чи систем, наприклад кровотворна, але відкриття своїх стовбурових клітин практично для всіх систем і тканин дозволило спростувати тези на кшталт «нервові клітини не відновлюються». Однак нещодавно в галузі дослідження стовбурових клітин стався ще один переворот. Як довели вчені, навіть остаточно спеціалізовані клітини під впливом певних факторів транскрипції, що контролюють перенесення інформації з ДНК, здатні змінювати спеціалізацію. Це відкриває додаткові можливості для регенеративної медицини, що базується на застосуванні технологій роботи зі стовбуровими клітинами.
Саме про такі відкриття, а також про потенціал застосування стовбурових клітин у медицині йшлося і під час 61-ї зустрічі Нобелівських лауреатів, що завершилась у німецькому містечку Ліндау на початку липня і була організована Німецькою програмою академічного обміну (DAAD). Серед 17 присутніх лауреатів були Олівер Смітіс та Сер Мартін Еванс, які отримали Нобелівську премію 2007 року за відкриття принципів здійснення специфічних генетичних мутацій у мишах за допомогою ембріональних стовбурових клітин. По суті вчені розробили технології генетичного «нокауту» – можливості «вимикати» певні гени, щоб стежити за тим, за що ці гени відповідають. Серед багатьох мутацій, з якими працювали майбутні лауреати, найвідомішою стала робота з кістозним фіброзом. У світі щороку реєструють понад 45 тис. випадків цієї спадкової хвороби, що спричинена мутацією одного гена і призводить до важких порушень функцій органів дихання та шлунково-кишкового тракту. Вченим вдалося за допомогою генетичних маніпуляцій на стадії ембріона виростити мишей з відповідною мутацією для вивчення механізмів розвитку кістозного фіброзу. Звісно, розроблена технологія дає можливість вносити в організм як пошкоджений ген для вивчення механізмів, так і ген без мутації для лікування. Тобто робота цих Нобелівських лауреатів стала основою для генної терапії із застосуванням стовбурових клітин.
«Питання, чи можемо ми повторити на людях те, що зроблено на мишах. Відповідь – так», – каже сер Мартін Еванс, розповідаючи про технології, які використовувались під час експериментів із кістозним фіброзом.
Однак стовбурові клітини і самі по собі, без генних маніпуляцій, можна застосовувати в медицині. Запорукою цьому, як пояснює Нобелівський лауреат Олівер Смітіс, є їх унікальні властивості.
«Ембріональні стовбурові клітини містять всю необхідну інформацію, з них можна отримувати ту чи іншу тканину і використовувати в медицині. Хотілося би застосовувати їх максимально природним шляхом, але для цього треба набратись терпіння, це потребує часу», – каже пан Смітіс.
А часу справді необхідно чимало, позаяк стовбурові клітини відкриті відносно недавно і досліджень у цій галузі треба провести ще дуже багато. Вчені вже встигли добре оволодіти технологіями роботи зі стовбуровими клітинами в лабораторії, починаючи від виділення таких клітин і закінчуючи отриманням з них конкретних типів нащадків – нервових, м’язових та інших потрібних дослідникам. Однак контролювати поведінку стовбурових клітин в лабораторії, де всі параметри чітко визначені, – це одне. А от контролювати трансплантовані стовбурові клітини в організмі пацієнта – завдання значно складніше. При цьому слід чітко усвідомлювати, що здатність стовбурових клітин давати будь-який тип нащадків може становити і загрозу для пацієнта. Для терапії зі стовбурових клітин треба отримати певний конкретний тип нащадків, адже ніхто не захоче трансплантувати стовбурові клітини в мозок і отримати з них замість нервів, скажімо, кістку. А диференціюватись в кісткову тканину вони цілком можуть, як і в будь-яку іншу, адже в цьому їх суть. При цьому інша надзвичайна властивість стовбурових клітин – здатність реплікувати себе без втрати властивостей – також потенційно небезпечна: при неконтрольованій реплікації в організмі пацієнта такі клітини можуть створити пухлину.
Однак деякий прогрес в терапії із застосуванням стовбурових клітин все ж є. Зокрема дослідженнями в цій сфері займається Вільям Контрераз Лопез, який був серед 600 молодих вчених-стипендіатів, що приїхали на зустріч в Ліндау для спілкування з Нобелівськими лауреатами. Вільям працює в Лабораторії молекулярної нейрохірургії в німецькому місті Фрайбурзі. Він із колегами задіяний в клінічних дослідженнях, що проводяться п’ятьма країнами Євросоюзу і спрямовані на лікування стовбуровими клітинами хвороби Хантігнтона та хвороби Паркінсона. Хвороба Хантігнтона – генетичне захворювання, що супроводжується психічними розладами, наразі вважається невиліковним, тоді як для хвороби Паркінсона, що супроводжується порушеннями рухового апарату, вже розроблені альтернативні технології з покращення стану пацієнта, зокрема, із застосуванням електродів. В своїй роботі дослідники використовують для лікування зазначених хвороб фетальні стовбурові клітини, тобто виділені з абортованих плодів, що дозволено в Німеччині.
«Ми знаємо, що при цих хворобах відбувається втрата значної кількості нейронів. Наша стратегія полягає в тому, щоб продукувати ці нейрони зі стовбурових клітин», – пояснює пан Вільям.
Як наголошує дослідник, запорукою успішності його роботи є дуже точна мікрохірургія, можливість виділити стовбурові клітини з конкретної ділянки мозку плода і з не меншою точністю трансплантувати виділені клітини в пошкоджену ділянку мозку пацієнта. При цьому дослідник зазначає, що хоча у пацієнтів виникали проблеми з імуносупресією, пов’язаною з трансплантацією чужорідних клітин, жодних випадків формування пухлин чи продукування клітин небажаного типу не було.
За словами Вільяма, покращення спостерігається у третини з 16 пацієнтів із хворобою Хантігтона, яким трансплантували стовбурові клітини протягом клінічного дослідження. Всього ж вчені планують провести клінічні дослідження з 40 пацієнтами з цією хворобою. Що ж до лікування хвороби Паркінсона, ця група наразі проводить клінічні дослідження на мишах, а на людях планують почати 2012 року.
Про потенціал терапії із застосуванням стовбурових клітин свідчить і те, що найбільша біотехнологічна компанія у світі – Roche – нещодавно почала займатися відповідними дослідженнями.
«Ми називаємо дослідження стовбурових клітин новим полем, і кілька років тому ми вирішили на нього вcтупити. На цьому етапі я не можу сказати, який потенційний тип продуктів вироблятиметься, або які технології будуть успішними. Поки ми збираємо дані і технології, а також проводимо власні дослідження. Але це значно складніше, ніж наприклад, робота з моноклональними антитілами, адже самі стовбурові клітини є значно складнішим об’єктом, ніж антитіло. Треба розробити дуже точний процес контролю, врахувати багато речей перед тим, як трансплантувати стовбурові клітини пацієнту. Я вважаю, що шлях до цього ще далекий», – каже Бернард Кьоніг, дослідник із Roche.
Однак хочеться вірити, що зусилля, спрямовані на дослідження стовбурових клітин все-таки дозволять пройти цей шлях і сповна використати потенціал стовбурових клітин для терапії.
Як каже Нобелівський лауреат сер Мартін Еванс, цитуючи Луї Пастера: «Шанс випадає підготовленому розуму».