Стовбурові клітини в урології, Мій уролог
Кожна Нобелівська премія в галузі природничих наук – хімії, фізики та медицини та фізіології – не просто нагорода за видатні відкриття та прориви. Це ще й знакова подія у світі відповідної науки, що вказує, як це заведено говорити зараз, на тренди.
Сучасна наукова медична література наповнена розрізненими повідомленнями про стовбурові клітини, генну інженерію, біотехнології та їх застосування в різних галузях медицини. І якщо ще кілька десятків років тому мова про застосування стовбурових клітин йшла тільки теоретично, то зараз технології СК застосовуються практично, щоправда, тільки в рамках клінічних досліджень. Наше видання не залишилося осторонь світових трендів – ми представляємо нову рубрику , де розглядатимуться дійсно принципово нові технології в урології. Сподіваємося, що вона стане постійною та цікавою для Вас, наші дорогі колеги
У цьому відношенні премія 2012 року в галузі фізіології та медицини (до речі, правильніше називати її премією з фізіології АБО медицини – саме так вона називається англійською), вручена Джону Гердону та Сінья Яманаке може вважатися класичною. Бо вручена вона за роботи в ключовій галузі сучасної науки – роботи з клонування та стовбурових клітин. Д. Гердон вперше зміг клонувати жабу із клітин епітелію, а С. Яманака зумів отримати плюрипотентні стовбурові клітини із звичайних диференційованих клітин. Століття тому такі речі навіть теоретично вважалися неможливими.
Згадати все
що жтаке стовбурові клітини (СК)? Це - джерело оновлення всіх клітин організму, при цьому з деяких типів СК можуть утворюватися різні клітини. Зі стовбурових клітин росте ембріон. Перша клітина, з якої виходить наш організм – стовбурова. Як і тисячі наступних клітин. До речі,існування стовбурових клітин передбачив великий український гістолог ембріолог Олександр Олександрович Максимов у 1908 році.
Існує кілька типів стовбурових клітин. Найуніверсальніша стовбурова клітина — зигота. Вона дає початок усім типам клітин організму. Ті ж властивості мають бластомери -клітини, що утворилися при декількох перших поділах зиготи. З зиготи чи бластомера можна виростити цілий організм. Такі клітини називаються тотипотентними стовбуровими клітинами.
Трохи менш універсальні клітини, що утворюються за кількох наступних зародкових поділах (до поділу на зародкові листки). Вони можуть дати початок всім клітинам організму, але не плаценті, тому цілий новий організм із однієї такої клітини виростити неможливо. Ці клітини називаються плюрипотентними стовбуровими клітинами (ПСК).
Вже спеціалізовані мультипотентні стовбурові клітини - тобто ті, які можуть дати початок безлічі типів клітинних, характерних для організму, але не всім. Мультипотентні клітини бувають, якщо можна так висловитися, «більш-менш потентними» — тобто можуть давати початок більшій або меншій кількості типів клітин. Поступове диференціювання нащадків мультипотентних клітин призводить до появи олігопотентних (що дають початок лише невеликій кількості типів клітин) та уніпотентних (що дають початок лише одному типу) клітин.
Людський організм містить приблизно 50 мільярдів стовбурових клітин, які регулярно оновлюються. З роками їхня кількість скорочується, згасати вони починають уже до 20 років, а в 70 років їх залишається зовсім небагато. Для порівняння: у ембріона - 1 стовбурова клітина на 10тис. звичайних, у людини в 60-80 років - 1 клітина на 5-8 мільйонів.
Використання стовбурових клітин у медицині почалося досить давно і велося за двома напрямками: 1. ін'єкції відповідних стовбурових клітин у пошкоджений орган і 2. спроби виростити тканину або цілий орган з подальшою пересадкою його пацієнту.
Другий шлях хороший тим, що людина отримує фактично новий здоровий орган замість пошкодженого чи загиблого, при цьому виключаються проблеми із сумісністю донорського органу. За останні роки вчені виростили безліч видів тканин та органів – від серцевого клапана до цілого серця. Щоправда, останнє ще не працює.
Не залишилася осторонь і урологія.
Від сечового міхура з пробірки до нирки з принтера (!)
Намагаються тут «працювати» і над нирками, які виростити набагато складніше, ніж сечовий міхур. Сам професор Атала покладає великі надії на технологію 3D-друку, за допомогою якої орган можна буде просто надрукувати із відповідних клітинних культур. Втім, простіші випадки клітинної недостатності намагаються лікувати, роблячи ін'єкції стовбурових клітин у початківцю давати збої нирку.
3D друк – це швидке створення реальної моделі за її віртуальним образом. Технологічний процес 3D друку є пошаровим створенням майбутнього предмета без використання форм або додаткового оснащення. Існуючі технології дозволяють створювати моделі з пластику, гіпсу, спеціальних полімерів та інших порошкоподібних компонентів,які можуть склеюватись або спікатися в процесі створення прототипу.
Той же доктор Ентоні Атала, який вперше виростив і пересадив сечовий міхур людині, в 2009 році провів ще один успішний експеримент, правда, не на людях. Йому вдалося виростити та імплантувати тканину печеристого тіла статевого члена. Не дивно, що як експериментальні тварини проф. Еге. Атала з командою обрали кроликів.
Експеримент закінчився вдало: 12 прооперованих кроликів спарили із самками, у результаті чотири самки завагітніли. Якщо технологію вдасться перенести на людей, це буде найважливіший прорив у терапії вираженої еректильної дисфункції та серйозна альтернатива протезування статевого члена.
Інтерв'ю з професором Ентоні Атала, головою Інституту регенеративної медицини університету Wake Forest
Ентоні Атала Професор
Які основні пріоритети у розвитку технологій, пов'язаних з використанням стовбурових клітин в урології?
Стовбурові клітини із сечового міхура (м'язові та епітеліальні) клінічно використовуються для створення сечового міхура та уретри, які імплантуються пацієнтові. Проекти, які зараз проходятьпопередні клінічні випробування, включають використання м'язових клітин попередників для лікування нетримання сечі і клітин еректильної тканини для її заміщення.
Крім того, вчені з Інституту регенеративної медицини Wake Forest проводять клінічні дослідження щодо застосування трансплантації стовбурових клітин сперматогенного епітелію як потенційного лікування чоловічого безпліддя.
Коли вперше було створено штучний орган сечової системи? Коли він був уперше пересаджений людині? І яка доля цього пацієнта?
Біоінженерний сечовий міхур уперше був імплантований пацієнту у 1999 році. Ми повідомляли про віддалені результати у семи пацієнтів у 2006 році. Обстеження показало, що біоінженерні органи функціонують так само, як і органи, відновлені за допомогою кишківника, але без жодного побічного ефекту. Ці пацієнти почуваються добре досі.
Ви з того часу виконували подібні операції? Скільки з них знаходиться у всьому світі? Чи може Ви говорити про впровадження цього досвіду у масову практику?
Після нашої піонерської роботи ми ліцензували технологію компанії, яка продовжує проводити клінічні випробування. Наша технологія ще не пройшла процедуру схвалення FDA, тому вона недоступна поза рамками клінічних досліджень.
Які етапи формування нового органу, наприклад, сечового міхура? Скільки часу це займає?
На створення сечового міхура у лабораторії йде близько 6-7 тижнів. Цей період починається невеликою біопсією із забором клітинного матеріалу, продовжується вирощуванням клітин і завершується імплантацією нового органу в тіло пацієнта.
Чи є якісь відмінності у разі створення нирки? Чи важко зробити нирку? Скільки часу цезайме?
Нирка - набагато складніший орган, ніж сечовий міхур, і за кількістю типів клітин (близько 20), і за щільністю. Ми вивчаємо кілька способів лікування ниркової недостатності – від використання 3D-друку для створення органу до ін'єкції стовбурових клітин до органу. Основні проблеми з тканинною інженерією – це забезпечення адекватного постачання клітин киснем після імплантації.
Нобелівську премію з медицини в 2012 році було вручено Шинье Яманака, який отримував стовбурові клітини зі звичайних соматичних. У Вас немає планів повторити Ваш досвід із сечовим міхуром, але застосування соматичних клітин як первинний матеріал?
З нашою технологією тканинної інженерії ідеальним буде використання власних стовбурових клітин пацієнта, оскільки не буде проблем із відторгненням. Коли це неможливо, виходом є використання стволових клітин з іншого джерела.
Які глобальні досягнення в цій галузі за останні 5 років Ви вважаєте найважливішими?
Дуже важливими є розвиток біодруку, а також, звичайно, роботи доктора Яманака та інших вчених у галузі індукованих плюрипотентних стовбурових клітин.