Стволовые клетки

• Что такое стволовые клетки?
• Типы стволовых клеток
• Терапия стволовыми клетками при БАС
• Трудности исследования стволовых клеток
• Клинические исследования стволовых клеток при БАС

Возможно ли лечение БАС стволовыми клетками — вопрос, который часто задают пациенты и их родственники. В данном разделе представлена основная информация об этом методе.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки — это клетки, которые еще не сформировались для того, чтобы выполнять конкретные функции. Они могут самообновляться и давать начало различным типам клеток таким, как, например, клетки крови, мышечные и нервные клетки.

Внимание СМИ и общий интерес к стволовым клеткам связаны с тем, что в будущем их, вероятно, можно будет использовать при восстановлении или для замены нормальных клеток, погибших в связи с каким-то заболеванием.

Стволовые клетки стали ценным инструментом для исследователей. Ученые интересуются ими в связи с возможностью получения мотонейронов в лабораторных условиях, что позволит изучить скрытые механизмы развития БАС.

Типы стволовых клеток

Стволовые клетки в зависимости от их происхождения можно классифицировать на эмбриональные, индуцированные плюрипотентные, пуповинные и постнатальные стволовые клетки. Их использование в медицине направлено на изучение причин тех или иных заболеваний и разработку новых видов терапии.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Использование стволовых клеток в исследованиях иногда провоцирует этические споры в связи с тем, что эти потенциально безгранично способные к делениям клетки получают из эмбрионов на ранних этапах развития. Однако в конце 2007 года две группы исследователей из Японии и США обнаружили способ избежать различных этических аспектов использования эмбриональнх клеток. Они «повернули вспять» развитие клеток кожи взрослого человека, перепрограммировав их на то, чтобы они вернулись в состояние эмбриональных, у которых есть потенциал к генерации различных типов клеток, в том числе нервных. Эти клетки называются «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки», или иПС-клетки. Из всех типов стволовых клеток данный тип используется в исследованиях БАС наиболее часто.

Ученым уже удалось из клеток кожи человека создать индуцированные плюрипотентные столовые клетки, которые в дальнейшем были дифференцированы до двигательных нейронов и поддерживающих их клеток. Клетки кожи получают от пациентов с БАС путем биопсии. Чтобы  перепрограммировать клетки кожи в стволовые клетки, их обрабатывают смесью химических веществ.

Поскольку нейроны, полученные из иПС- клеток больных наследственными формами БАС, содержат гены, ответственные за развитие БАС, они обладают теми же характеристиками, что и больные клетки. Их можно использовать для исследования и понимания механизмов развития БАС, а в дальнейшем — для тестирования лекарственных препаратов. Использование двигательных нейронов человека для скрининга лекарственных средств может увеличить шансы на успех клинических исследований.

Ученые продолжают исследования, направленные на усовершенствование технологии  получения иПС-клеток.

Эмбриональные клетки

Эмбриональные столовые клетки способны к дифференцировке в любые клетки организма. Их получают из эмбриона на четвертый-пятый день после оплодотворения яйцеклетки.

Использование эмбриональных столовых клеток человека сопряжено с рядом этических, религиозных и технических проблем:

• отбор эмбриональных стволовых клеток сопровождается разрушением эмбриона. В некоторых случаях используют эмбрионы, полученные в ходе ЭКО, от которых женщина отказалась, однако наиболее противоречивым является использование эмбрионов, которые создаются специально в исследовательских целях;
• широкие возможности дифференцировки эмбриональных стволовых клеток подразумевают умение контролировать их развитие для получения нужного типа клеток, необходимых для исследований или в лечебных целях;
• из эмбриональных стволовых клеток могут образоваться опухоли.

Постнатальные столовые клетки и клетки пуповинной крови

После завершения короткого периода дифференцирования более специализированные «взрослые» стволовые клетки участвую в образовании всех остальных видов клеток системы организма или ткани.

К постнатальным стволовым клеткам относят:

• мезенхимальные, которые дают начало, например, мышцам;
• гемопоэтические стволовые клетки, из которых образуются клетки крови;
• тканеспецифические стволовые клетки, из которых развиваются специализированные типы клеток, например, нервные (в этом случае их называют нейральными стволовыми клетками).

Процесс получения зрелых стволовых клеток относительно прост и не затрагивает такое количество этических аспектов, как в случае с эмбриональными стволовыми клетками. Например, гемопоэтические стволовые клетки из пуповины и костного мозга уже используются в лечении заболеваний крови, например, лейкоза, а также патологии иммунной системы.

В состав нервной системы взрослого человека входят некоторые специализированные стволовые клетки, известные как нейральные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться до нейронов и глиальных клеток. Однако такие клетки имеют ограниченные способности к делению и самообновлению. Чтобы начать процесс дифференцировки до специфических клеток — нейронов или клеток глии, — им требуется обработка питательными (трофическими) факторами.

Терапия стволовыми клетками при БАС

Не исключено, что использование стволовых клеток для лечения БАС в конечном итоге может стать реальным. Однако исследование этой области находится на самых ранних стадиях. Исследователи все еще не до конца понимают конкретный механизм, за счет которого может отмечаться положительный эффект от терапии стволовыми клетками при таких заболеваниях, как БАС.

Эффект столовых клеток при БАС может быть реализован посредством:

• замены поврежденных нейронов;
• замены глиальных клеток;
• доставки лекарственных средств и питательных веществ для нейронов;
• защитной и трофической функции.

Несмотря на то, что использование стволовых клеток для терапии БАС когда-нибудь может начать применяться, общее впечатление ученых и врачей, занимающихся БАС, об этом методе одинаково: область еще недостаточно исследована. Предстоит преодолеть еще множество препятствий на пути к тому, чтобы стволовые клетки стали вариантом лечения болезни. Сегодня нет никаких надежных доказательств в поддержку теории, высказанной рядом врачей-клиницистов о том, что стволовые клетки можно использовать для лечения БАС.

Золотым стандартом проверки эффективности и безопасности метода лечения является проведение серии тщательно контролируемых клинических исследований, в основе которых используют данные, полученные в лабораторных условиях. На данный момент ни один из методов лечения БАС стволовыми клетками не удовлетворяет этим жестким критериям.

Утверждения некоторых клиник об эффективности столовых клеток редко подкрепляется необходимыми научными доказательствами. Результаты сравнения оценок по шкале ALSFRS-R до и после терапии БАС не публикуются, что делает оценку указанных заявлений затруднительной.

Если вас интересует терапия стволовыми клетками обсудите этот вопрос со своим врачом-неврологом.

Трудности исследования стволовых клеток

Ученые все еще не уверены, какие именно положительные эффекты стволовые клетки могут оказать при таких заболеваниях, как БАС.

Исследования на животных дают основания полагать, что пересаженные стволовые клетки более вероятно защищают мотонейроны, чем замещают или участвуют в репарации нервных клеток.

Лабораторные исследования обнаружили, что для лечения БАС можно использовать различные типы стволовых клеток, например, из костного мозга, и те, из которых в последствии дифференцируются нервные клетки. Возможно, при терапии БАС даже потребуется использовать комбинацию из различных типов стволовых клеток.

Исследователям также предстоит установить степень риска такого лечения. Например, некоторые стволовые клетки обладают потенциалом к дифференциации в опухолевые. Однако ведутся постоянные исследования различных типов стволовых клеток и потенциальной возможности их использования при лечении неврологических заболеваний.

Клинические исследования стволовых клеток при БАС

Клинические испытания проходят очень долго и включают в себя несколько фаз. Только когда лечение будет успешно завершено, весь процесс будет считаться доказанным как метод лечения.

В настоящее время проходят два тщательно спланированных клинических исследования безопасности стволовых клеток у пациентов с БАС — в США и Израиле. И испытания фазы I, и испытания II подтвердили безопасность трансплантатов HSSC. Эти результаты предоставят данные, необходимые для разработки клинического исследования фазы III.

Neuralstem

Методика: в исследовании нервные (нейральные) стволовые клетки вводят пациентам в спинной мозг.

Результаты: результаты фазы I клинического исследования Neuralstem на территории США с участием 18 пациентов свидетельствуют о безопасности и хорошей переносимости лечения у людей с БАС.

В текущий фазе исследования (фаза II) пациентам вводили стволовые клетки с повышением дозы (увеличение количества стволовых клеток). Данное исследование находится в стадии наблюдения за отдаленными результатами лечения, результаты ожидаются в ноябре 2016 года.

NurOwn

Методика: в данном исследовании комбинацию мышечных (мезенхимальных) стволовых клеток и нейротрофических факторов вводят в мышцы и/или спинномозговую жидкость.

Результаты: результаты фазы I исследования с участием 12 пациентов с БАС свидетельствуют о безопасности и хорошей переносимости лечения в течение шести месяцев. Результаты фазы IIa исследования, в ходе которого 14 пациентам вводили стволовые клетки с повышением дозы, свидетельствуют о том, что лучшим местом введения стволовых клеток является спинной мозг.

В текущей фазе III исследования NurOwn в США участвуют 200 пациентов.

Исследования стволовых клеток, финансируемые британской Ассоциацией БАС

По состоянию на март 2016 года британская Ассоциация БАС спонсирует семь исследовательских проектов, использующих иПС-клетки для получения культуры двигательных нейронов человека в лабораторных условиях из проб кожи пациентов с БАС. Некоторые из этих исследований описаны ниже.

Целью данных проектов является получение культуры двигательных нейронов, выращенных с использованием иПС-клеток, и создание более приемлемых моделей БАС, которые можно использовать для более полного понимания заболевания и испытаний потенциальных препаратов.

Использование иПС-клеток в исследованиях участков гена TDP-43

Доктор Мартина Халлегер (Университетский колледж Лондона) стала членом отдела неклинической работы Ассоциации БАС в январе 2016 года.

Патологическое скопление белка TDP-43 обнаружено в большинстве случаев БАС и является причиной повреждения двигательных нейронов. Один из участков белка TDP-43, который носит название «участок домена низкой сложности», играет основную роль в отложении белка.

Доктор Халлегер будет заниматься исследованием зависимости между мутациями генов, кодирующих данный домен, и БАС. В своих исследованиях доктор Халлегер намерена использовать двигательные нейроны, полученные из иПС-клеток. Понимание косвенного влияния мутаций участка домена низкой сложности и их взаимосвязи с отложениями белка будет способствовать разработке более целенаправленных лекарственных препаратов.

Использование иПС-клеток для понимания механизмов развития БАС

Доктор Гарет Майлз (Сент-Эндрюсский университет) ранее обнаружил, что двигательные нейроны теряют способность к генерации нервного импульса. В рамках данного нового проекта с участием профессора Сиддхарта Чандрана (Эдинбургский университет) доктор Гарет Майлз исследует причину изменений электровозбудимости путем наблюдения за белками ионных каналов, которые участвуют в регуляции передачи нервного импульса.

Понимание причин потери двигательными нейронами их нормальной функции способствует разработке новых препаратов, мишенью которых станет это звено патогенеза.

Использование иПС-клеток для понимания взаимосвязи между
C9orf72 и TDP-43

В рамках предыдущего исследования профессор Кевин Талбот и доктор Руксандра Мутьяк (университет Оксфорда) более подробно исследовали влияние дефектного гена C9orf72 на гибель двигательных нейронов человека. Данные исследования были выполнены с использованием культур нервных клеток, выращенных из клеток кожи пациентов с БАС с использованием иПС-клеток.

В рамках данного исследования коллеги изучают электрическую активность нервных клеток, нервно-мышечное соединение и участие отдельных компонентов клетки в процессе лизиса. Исследователи используют двигательные нейроны, полученные от пациентов с двумя разными типами семейной формы БАС (с мутациями C9orf72 и TDP43, соответственно), в целях изучения их сходств и отличий.

Использование материала из банка ДНК для создания моделей БАС
с использованием иПС-клеток

Профессор Крис Шоу, профессор Джек Прайс (Королевский колледж Лондона) и профессор Сиддхарт Чандран (Эдинбургский университет) проводят исследование с использованием проб лейкоцитов из банка ДНК Великобритании. Используя данные клетки, исследователи планируют создать ряд новых моделей БАС с применением технологий иПС-клеток. Создание банка клеточных моделей БАС будет способствовать лучшему пониманию заболевания и разработке новых лекарственных препаратов.

Также о терапии стволовыми клетками можно узнать в разделе «Новости и статьи»