Берегитесь стволовых клеток
Название статьи подсказано плакатом «Берегись поезда!». На самом деле он не призывает к отказу от железнодорожного транспорта, лишь напоминает об опасности, которая, строго говоря, исходит не от поезда, а от людской беспечности. Это ведь люди устраивают аварийные ситуации или не соблюдают технику безопасности. Как и почему надо беречься поезда (автомобиля, высокого напряжения), знают почти все. Попробуем выяснить, какие опасности таит использование стволовых клеток.
Наверное, главная опасность - это ажиотаж, поднятый вокруг клеточных технологий. Кажется, сбываются вековые мечты человечества починить все, что раньше ремонту не подлежало. Тщетно напоминают медики, что уже несколько десятилетий делают пересадку костного мозга, то есть стволовых кроветворных клеток. Нет, это уже не считается; людей интересуют новейшие технологии, несущие исцеление от сердечно-сосудистых, онкологических и аутоиммунных заболеваний, инфекционных болезней и бесплодия, диабета, остеопороза, болезней Альцгеймера и Паркинсона, хореи Гентингтона (ее все чаще называют на западный манер болезнью Хантингтона), а также различных травм и пороков развития. По оценкам некоторых энтузиастов, к 2010 году клеточная терапия потребуется сотням миллионов человек. Но хотя в развитых странах вкладывают в развитие биотехнологических институтов и компаний более 30 млрд. долларов в год, медицина еще не скоро сможет помочь всем страждущим. Между тем огромный платежеспособный спрос превращает клеточную медицину из научной проблемы в товар. Это порождает нездоровую конкуренцию и почву для мошенничества, а серьезных ученых нервирует и мешает им спокойно работать.
Так над чем же они работают, какие проблемы до сих пор не решены? И вообще, когда мы говорим о стволовых клетках, мы о каких клетках говорим?
Стволовая клетка - любая недифференцированная или малодифференцированная клетка, которая способна и собственную популяцию поддерживать, и давать начало более специализированным клеткам-предшественникам: крови, кости, хряща, нервной или еще какой-нибудь ткани. Как следует из этого определения, существует несколько типов стволовых клеток. В организме они специализируются под влиянием клеточного окружения, а в лабораторной культуре - благодаря действию особых факторов, добавленных в питательную среду. Поэтому теоретически в лаборатории можно и культивировать стволовые клетки, и получать из них специализированные. Опять-таки теоретически стволовые клетки, введенные в больной организм, должны дифференцироваться либо повлиять на собственные клетки пациента - и восстановить повреждение. Но на практике, конечно, не все так просто.
Самые стволовые клетки - эмбриональные (ЭСК). Их добывают из эмбриона на ранней стадии развития, когда он представляет собой бластоцисту - шарик, внутри которого находится клеточная масса (100-200 клеток). Из этой массы и берут клетки для культивирования. Но заставить стволовую клетку превратиться в нужный исследователю клеточный тип непросто, а неправильно дифференцированная клетка, пусть даже одна на миллион, в организме образует тератомы – злокачественные опухоли. (И вообще, нельзя предсказать, куда именно попадет и как поведет себя стволовая клетка в организме.) Пересаженные ЭСК, как и всякий трансплантат, вызывают у реципиента реакцию отторжения. Кроме того, линии ЭСК нельзя долго культивировать – это приводит к многочисленным мутациям.
Чтобы избежать этих проблем, специалисты пытаются освоить терапевтическое клонирование, которое при необходимости позволит получить свеженькую линию ЭСК самого пациента. Именно так, эмбриональных клеток взрослого человека. В упрощенном виде процедура выглядит следующим образом: ядро из культуры соматических клеток пациента пересаживают в лишенную собственного ядра яйцеклетку, а та образует бластоцисту, из которой берут клетки для культивирования. Но проблемы подстерегают и здесь: клоны получаются крайне редко, к тому же у подавляющего большинства нарушена работа многих сотен генов, а отличить на глазок «нормальную» бластоцисту от мутантной нельзя.
Из тканей 9-12-недельных эмбрионов выделяют фетальные стволовые клетки. Они менее универсальны, чем эмбриональные, но их поведение более предсказуемо. С помощью фетальных клеток исследователи пробуют создавать «искусственные органы» - носители, заселенные, например, клетками эмбриональной печени. При использовании ФСК, к сожалению, тоже не исключен иммунный конфликт.
Большие надежды ученые возлагают на стволовые клетки, взятые из эмбрионального мозга (нейральные стволовые клетки): они могут образовать все типы клеток центральной нервной системы человека. Пересаживая эти клетки в поврежденные участки, медики пробуют лечить травмы головного и спинного мозга, повреждения сетчатки и нейродегенеративные заболевания (болезни Альцгеймера и Паркинсона). Но панацеей этот метод не станет. К примеру, при лечении хореи Гентингтона, наследственном заболевании, которое проявляется двигательными нарушениями, изменением поведения и прогрессирующим слабоумием, специалисты отмечали улучшение и стабилизацию у трех пациентов из пяти в течение шести лет. К сожалению, остановить нейродегенерацию с помощью клеточной терапии невозможно именно потому, что болезнь вызвана генетическим дефектом. Вдобавок оказалось, что метод облегчает жизнь не всем, и пока неясно, по каким критериям отбирать пациентов.
Но пожалуй, самая сложная проблема - где брать клетки для подобной терапии. Ведь чтобы метод применялся не в лаборатории, а в клинике, придется поставить получение здоровых абортусов на конвейер, и здесь уже начинаются юридические и этические проблемы. Получить клетки один раз, а потом вечно культивировать - как уже говорилось, рискованно из-за возможного накопления мутаций. Сейчас фетальные стволовые клетки используют только в некоторых частных клиниках. В России их применение не запрещено, хотя и не разрешено.
И есть, наконец, соматические стволовые клетки (ССК), которые таятся в тканях взрослого организма: костном мозге, мышечной, жировой и нервной ткани, крови, коже. Их дифференцировочный потенциал еще меньше, чем у фетальных, но для клинических целей вполне достаточен: они образуют все клеточные типы той ткани, из которой выделены, а добиться их дифференцировки гораздо проще, чем в случае ЭСК. К тому же пациенту, которому с помощью стволовых клеток подлечили сердце, совершенно не нужно, чтобы эти клетки могли становиться гепатоцитами. ССК можно выделить прямо из ткани пациента, размножить и ему же ввести - тогда не будет проблем с иммуносовместимостью. На них-то и проведена большая часть лабораторных исследований и клинических испытаний.
Их успешно используют для клеточно-тканевой терапии таких заболеваний, как ожоги и сложные переломы. В НИИ трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ вылечили женщину, у которой были тяжело обожжены 40% поверхности тела. Раны тщательно очистили и в тот же день на ожог прямо из пипетки нанесли суспензию фибробластов, полученных из стволовых клеток костного мозга. На 1 см2 вылили 20-30 тысяч клеток. Через 28 дней пациентку выписали из больницы, а еще через три недели она смогла вернуться к работе. Случай впечатляющий, но единичный, и пока нет гарантии, что метод станет массовым. С помощью ССК пробуют также лечить ишемическую болезнь сердца и предынфарктные состояния, печеночную недостаточность и повреждения сетчатки.
Пересадка сперматогенных клеток могла бы помочь многим пациентам онкологических клиник, которые после химио- и радиотерапии теряют способность иметь детей если не навсегда, то очень надолго. Перед курсом химиотерапии можно брать у таких больных образец сперматогенных клеток, а после лечения вновь трансплантировать в семенники. А в одной американской компании планируют с помощью клеточной терапии восстанавливать форму молочной железы у женщин после мастэктомии. Из образца жировой ткани пациентки выделяют смесь стволовых и прогениторных клеток, после чего клеточную суспензию вводят под кожу в область удаленной железы вместе с фрагментами жировой ткани. По замыслу ученых, стволовые клетки будут стимулировать образование сосудов в трансплантате и тем самым помогут восстановлению формы.
Восприимчивость к инфекциям зависит от состояния иммунной системы организма, клетки которой возникают из стволовых клеток костного мозга. Поэтому, пересаживая хроническим больным клетки устойчивых к данной инфекции доноров, медики рассчитывают побороть даже такие тягостные недуги, как туберкулез. На том же принципе основана борьба с аутоиммунными заболеваниями.
Соматические стволовые клетки сейчас получают главным образом из костного мозга пациента, из подвздошной кости. (Это так называемые стромальные, или мезенхимные, стволовые клетки.) Процедура небезопасная и неприятная, и медики пытаются ее избежать. Они либо ищут другие источники мезенхимных стволовых клеток (например, жировую ткань, пуповинную кровь, в которой стволовых клеток очень много, и даже амниотическую жидкость), либо заставляют организм стимулировать выработку стволовых клеток прямо в костном мозге. Пациенту делают инъекции ростовым гранулоцитарным колониестимулирующим фактором, после чего стволовые клетки бурно размножаются, покидают костный мозг и по кровеносным сосудам устремляются к поврежденному месту. Это еще одно замечательное свойство мезенхимных клеток - тянуться к очагу поражения. Если надо, они прибьются к постинфарктному сердцу и превратятся в кардиомиоциты. Коль скоро от травмы пострадали мышечные ткани, стволовые клетки попадут туда, дифференцируются и залатают пробоину. (Однако о лечении миодистрофии, которая поражает всю скелетную, дыхательную и сердечную мускулатуру, пока нечего и мечтать.) ССК могут и подавлять рост некоторых видов злокачественных опухолей. Но по другим данным, терапия мезенхимными клетками, напротив, вызывает рак. И это противоречие - не единственное.
При пересадке красного костного мозга – обычной процедуре при лечении раков крови - у многих пациентов возникает реакция «трансплантат против хозяина». Подавить ее удается далеко не всегда, она может даже убить пациента. Недавно специалисты обнаружили, что, если трансплантат обогащен стволовыми мезенхимными клетками, реакция «трансплантат против хозяина» не развивается. Мезенхимные стволовые клетки стали специально добавлять к трансплантату, чтобы подавить реакцию, а потом появились сообщения о том, что эта добавка вызывает у донора яростный иммунный ответ.
Как разобраться с этими и многими другими неувязками? Критерий истины - практика, на которую нужно время. Поэтому большие надежды и связанная с ними спешка могут быть очень опасными. Не следует думать, что победное шествие нового метода сдерживает только нехватка квалифицированных кадров и самих клеток. Проблема гораздо серьезнее: лечение невозможно сделать безопасным быстро. Для каждого случая надо выбрать оптимальный тип стволовых клеток - например, для лечения инфаркта мезенхимные стволовые клетки подходят лучше эмбриональных, потому что ЭСК не способствуют росту новых сосудов. Затем надо подобрать методы культивирования и отработать всю процедуру на грызунах. Но мышь или крыса не во всем похожи на человека, и лабораторные испытания не заменят клинических. А в клинических испытаниях важны количество пациентов и время наблюдения за ними - как иначе оценить отдаленные последствия? И когда технология будет отработана до автоматизма и станут известны границы ее применимости, останутся пустяки – наладить производство сертифицированных клеток и других необходимых препаратов в нужном масштабе.
Серьезные исследования требуют больших денег. Например, закладка одного образца в банк стволовых клеток стоит около полутора тысяч долларов, инъекция, стимулирующая выброс стволовых клеток в кровь, - две тысячи. Клинические испытания - тоже огромный расход, потому что их участники не платят за лечение, а получают от экспериментаторов страховку. Новые клеточные технологии начнут приносить доход через пять - десять лет. Но многие желают получать прибыль прямо сейчас.
Мир наводнен рекламой, от чтения которой специалисты приходят в ужас. Особенно отличаются косметологи, предлагая препараты на основе якобы стволовых клеток и сопровождая их заведомо ложными заверениями в полной безопасности. По мнению некоторых российских ученых, большинство чудо-косметики вообще никаких клеток не содержит, а что там есть - неизвестно, никто ведь экспертизу не заказывал. Впрочем, рак и другие неприятности могут вызвать не только сами клетки, но и вытяжки из них, и среда, в которой они росли.
Года полтора назад вся научная общественность славила сеульского профессора Ву Сук Хванга. Профессор нашел способ с небывалой эффективностью клонировать эмбриональные стволовые клетки, открыл Всемирный центр по созданию индивидуальных линий ЭСК и объявил, что приглашает первых пациентов. Все оказалось обыкновенной фальсификацией. Недавно западные ученые обсуждали результаты работы китайского нейрохирурга Хонгьюна Хуанга. Его сотрудники провели более 400 трансплантаций фетальных нервных клеток больным с травмами спинного мозга. Метод широко рекламировался как эффективный и безопасный, и в очередь на операцию записалось более 3 тысяч человек, готовых заплатить за лечение по 20 тысяч долларов, причем многие собирались приехать из США и других стран, где работы с фетальными клетками запрещены. Естественно, западные коллеги такого не стерпели, тем более что никого из них китаец в свою лабораторию не пустил. Ученые США, Швейцарии и Канады могли только наблюдать за семью прооперированными пациентами и уверяют, что никому из них легче не стало. К тому же пять человек после трансплантации страдают менингитом и головными болями. По некоторым данным, от осложнений метода умерло уже 13 человек. Эксперты считают, что китайский нейрохирург использует неизвестно какие клетки, обвиняют его в несоблюдении международных стандартов, мошенничестве и дискредитации серьезной науки.
К сожалению, в области дискредитации науки наша страна имеет богатые традиции. Имя Т.Д.Лысенко и его вклад в развитие отечественной биологии известны каждому. При всем своем невежестве Лысенко пришелся ко двору тогдашней власти, потому что пообещал быстрый результат. Быстрой отдачи ожидает от науки и власть нынешняя. Она, например, выделяет деньги на то, чтобы через три года получить готовую ко внедрению технологию лечения стволовыми клетками. Серьезные ученые понимают, что это нереально, но уже находятся коммерсанты от науки, которые, не имея порой даже медицинского или биологического образования, берутся ублажить чиновников любым заказанным результатом. При этом конъюнктурщики неизбежно оттеснят от источников финансирования серьезных исследователей, и тогда нашу науку ждет новая лысенковщина.
По материалам журнала «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия» и научного кафе, которое фонд «Династия» и агентство «Информнаука» провели 12 марта 2007 года в Москве.