клеточная терапия это что такое
Что такое клеточная терапия и в чем её преимущества
Поделитесь этим материалом:
Стволовые клетки (СК) выделяются из костного мозга и жировой ткани человека. После появления методики исчезла необходимость в поиске донорских биоматериалов для проведения иммуносупрессивной терапии. Иммуносупрессивная терапия применяется для лечения аутоиммунных болезней, при которых иммунная система организма поражает собственные органы и ткани. К таким болезням относятся: ревматоидный артрит, псориаз, витилиго, сахарный диабет 1-го типа, болезнь Аддисона.
Как работает метод
Стволовые клетки получают из образца тканей пациентов. Затем образец ткани помещается в специальную среду, где клетки начинают делиться. Некоторые выживают, а некоторые — нет. Те, которые выживают, продолжают размножаться. Из них делают препарат для лечения. Это сложный и многоэтапный процесс: требуется точно соблюдать технологии. От корректного взращивания клеток зависит эффект терапии.
Клеточный препарат вводят в организм пациента внутривенно. В течение месяца после процедуры происходит улучшение обмена веществ, восстановление иммунитета, заживление ран, нормализация функций печени и ускоряется созревание клеток крови. СК не вызывают отторжения в организме.
Болезни, которые поддаются клеточной терапии
Преимущество клеточной терапии в том, что она помогает лечить болезни без использования лекарств. Расскажем, в каких случаях применяется лечение клетками:
Клеточная терапия способствует омоложению организма. С возрастом организм обновляется медленнее. Терапия клетками помогает регенерации (обновлению) клеток и питает их полезными веществами. Кроме того, стволовые клетки применяются для создания протезов клапанов сердца, сосудов, трахеи. Также клеточная терапия решает проблемы опорно-двигательного аппарата, восстанавливая дефекты костей. Дополнительно клеточная терапия применяется в стоматологии. В работе с новыми биологическими технологиями требуется качественная научная техника и опытные биологи.
Нам интересно рассказывать о достижениях клеточной терапии, поэтому мы выступили с докладами на 30 всемирных конференциях. Наши разработки применяют украинские клиники и 12 иностранных медицинских учреждений. Мы одни из 12 компаний страны, которые получили лицензии на подобную деятельность.
«SmartCell» основана в 2012 году в Одессе. Наши клиенты — 2600 человек с положительным результатом лечения.
Клеточная терапия это что такое
Комсомольская правда
Клеточные технологии позволяют лечить рак даже на поздних стадиях
Меланома, злокачественное образование кожи, давно и достаточно хорошо изученное врачами-онкологами заболевание. Опухоль обычно лечат хирургическим путем. Как правило, операции проходят успешно, пациенты возвращаются к нормальной жизни. Более того, это направление хирургии не стоит на месте: сейчас в ряде случаев после удаления опухоли даже не остается шрама на теле.
Но рак – заболевание коварное. Бывает, опухоль до удаления успевает дать метастазы, раковые клетки проникают вглубь организма, начинают делиться, захватывая все новые пространства. И это порой приводит к очень печальным последствиям: через какое-то время лет человек вновь серьезно заболевает.
К беде привела обычная родинка
Родинку удалить не удалось, Татьяна чувствовала несильную боль в плече. За компанию с подругой она отправилась к онкологу. Его вердикт был неутешительным: необходимо делать операцию.
Несмотря на хирургическое вмешательство, летом 2011года женщине был поставлен тяжелый диагноз: меланома кожи спины, метастазы в мягкие ткани шеи. Сделали еще две операции, удалив надключичные лимфоузлы. Но болезнь продолжала прогрессировать, достигнув третьей, уже опасной для жизни стадии.
Злокачественные клетки хитры и коварны
…Механизм образования раковых опухолей давно и хорошо известен. Все клетки, за исключением нервных, постоянно делятся. Каждый день появляется определенное количество потенциально раковых, но они быстро вычисляются и уничтожаются иммунной системой. Но защитный механизм нашего организма может дать сбой и упустить момент возникновения раковой клетки. Причины бывают самые разные: связанное с возрастом ослабление иммунитета, радиационное облучение, работа с канцерогенными веществами, вирусы. Так возникает клон быстро размножающихся опасных клеток, не подвластных контролю со стороны организма.
Есть еще одно обстоятельство: злокачественные клетки, особенно это относится к меланоме, в ходе размножения меняют свой так называемый антигенный профиль, который иногда называют их паспортом, и потому перестают распознаваться защитной системой. Более того, создавая своеобразный «организм в организме», они еще и подавляют иммунитет.
И потому ученые пришли к выводу: для того, чтобы эффективно бороться с онкологическими заболеваниями, нужно научиться восстанавливать иммунную систему пациента. Любопытно, что об этом догадывались врачи еще в позапрошлом веке. В медицинской литературе описывается такой случай. Человек, у которого была обнаружена раковая опухоль, заболел оспой. И опухоль стала исчезать. Вероятно, иммунная система, мобилизовавшись на борьбу с оспой, вновь начала уничтожать злокачественные клетки.
Вакцину делают вручную
Заведующая научным отделом онкоиммунологии НИИ имени Петрова доктор медицинских наук Ирина Балдуева прошла путь от медсестры до известного ученого. Она занимается клеточными технологиями уже более двадцати лет.
Следующий этап – научить клетки бороться с опухолями. В лаборатории института уже накоплен банк данных так называемых опухолевых антигенов, по сути, злокачественных клеток.
Отметим, что вакцину фактически делают вручную. Это сложная, требующая высокой квалификации работа.
Методика проверена временем
Клеточные технологии применяются не только при лечении меланомы. У пожелавшего остаться неизвестным инженера Г в 2009 году диагностировали хондросаркому правой голени. Говоря простым языком, нашли опухоль в кости. Несмотря на ампутацию ноги – другого выхода не было, метастазы проникли в легкие и ребра.
Пациент пережил еще две сложнейшие операции, но заболевание прогрессировало, достигнув четвертой стадии. Остановить его рост и тем самым спасти больному жизнь помогла начатая в 2011 году вакцинотерапия. Она продолжается и поныне.
Кстати, на первых этапах вакцинация проводится раз в две-три недели. Затем интервал увеличивается до трех месяцев, затем до полугода. При хороших результатах врачи ограничиваются ежегодными профилактическими осмотрами.
В НИИ онкологии иммунотерапию применяют уже на протяжении восьми лет. Чаще всего в сочетании с другими методами лечения. Например, в перерывах между курсами химиотерапии. Однако лишь совсем недавно специалисты пришли к выводу, что клеточные технологии способны существенно помочь онкологическим больным в третьей и четвертой стадии.
И что важно: почти все пациенты проходили курс вакцинации бесплатно, поскольку методика входила в финансируемую государством программу высокотехнологичной медицинской помощи. Реальная же стоимость только первого курса колеблется от 140 до 220 тысяч рублей.
Начиная с 2010 года, в НИИ онкологии провели 1585 циклов вакцинотерапии на основе дендритных клеток, лечение получили 203 пациента.
Клеточная терапия нейродегенеративных заболеваний
Терапия нейродегенеративных заболеваний: возможности и перспективы
Г.НИККА, д.м.н., профессор, Т. ПИРОТ, д.м.н., профессор
Отделение стереотаксической нейрохирургии университетского неврологического центра г. Фрайбурга, Германия
Журнал «Медицинский совет» №7-8 (2010)
Опубликовано на сайте «Ремедиум»
Несмотря на то, что нейротрансплантация опробована на нескольких сотнях пациентов, она является экспериментальным методом лечения нейродегенеративных заболеваний. Пересадка человеческих фетальных тканей при болезни Паркинсона позволяет не только уменьшить симптоматику, прежде всего акинезию и ригидность, но и добиться устранения дискинезии и тремора у многих больных. В отдельных случаях могут развиться тяжелые вторичные двигательные нарушения. В настоящее время изучаются триггерные факторы этих нежелательных явлений и прогностические критерии.
Исследования возможностей нейротрансплантации при болезни Хантингтона показали, что донорские ткани сохраняются в окружении пораженных участков мозга без каких-либо признаков вовлечения в патологический процесс. Данные по изменению функционального статуса оказались неоднозначными. Тем не менее, группе французских трансплантологов, применявших усовершенствованный протокол, удалось продемонстрировать эффективность клеточной терапии.
Нейротрансплантация является многообещающим инновационным способом лечения нейродегенеративных заболеваний. При использовании оптимизированной методики можно достичь стойкой клинической ремиссии. В ходе дальнейших исследований предстоит определить условия, необходимые для проведения успешной терапии с минимальным риском развития побочных эффектов. Одновременно ведется фундаментальная работа по поиску альтернативных источников клеток, а новые стратегии их культивирования позволяют широко внедрять данный метод.
Нейродегенеративные заболевания, особенно идиопатический паркинсонизм и хорея Хантингтона, снижают качество жизни пациентов, ведут к потере самостоятельности и вызывают потребность в постоянном уходе.
Типичными проявлениями болезни Паркинсона являются оскудение двигательной сферы, ригидность мышц и тремор, обусловленные дегенерацией дофаминергических нейронов полосатого тела и, как следствие, дефицитом дофамина в базальных ганглиях. К сожалению, в настоящее время современная медицина не располагает средствами, которые могли бы остановить этот процесс.
Причиной болезни Хантингтона является мутация гена, кодирующего белок хантингтин. Однако механизмы, запускающие гибель клеток и патогенез функциональных ограничений до сих пор полностью не выяснены. Для данной патологии характерна моторная симптоматика (гипер- или брадикинезии), а по мере прогрессирования заболевания – развитие когнитивных и психических нарушений. Лечебные мероприятия ограничиваются проведением симптоматической терапии.
Паркинсонизм и хорея Хантингтона на протяжении многих лет являются краеугольным камнем клинических исследований по нейрореставрационной терапии [1].
Нейродегенеративные заболевания, особенно идиопатический паркинсонизм и хорея Хантингтона, снижают качество жизни пациентов, ведут к потере самостоятельности и вызывают потребность в постоянном уходе.
Интрацеребральная трансплантация на животных моделях
Болезни Паркинсона и Хангтингтона развиваются лишь у человека. Однако их проявления и патогенетические особенности могут быть воспроизведены у животных химическим путем. Для имитации паркинсонизма крысам между передним мозговым трактом и полосатым телом или непосредственно в стриатум вводится нейротоксин – 6-гидроксидофамин. Пересадка в полосатое тело пораженных животных тканей вентрального мезенцефалона уменьшает акинетико-ригидную симптоматику. Комбинированная гомотопическая трансплантация в черное вещество мозга дает дополнительные функциональные преимущества и стабилизирует результат [1].
Рисунок 1. Животная модель болезни Паркинсона (А), полученная путем унилатеральной инъекции 6-гидроксидофамина,
вызывающей потерю дофаминергической иннервации гемисферы при полном сохранении ее с противоположной стороны
и соответствующий контралатеральный дефицит сенсомоторных реакций.
Выделенные микрохирургически ткани вентрального мезенцефалона
обрабатывают механически и ферментативно.
Клеточную суспензию стереотаксически имплантируют в пораженную область мозга.
Аналогичным образом, с помощью введения иботеновой или квинолиновой кислот, моделируется болезнь Хантингтона. Доказано позитивное влияние трансплантации на моторные и когнитивные функции таких животных. Трансгенных мышей с патологией Хантингтона для оценки эффективности подобной терапии использовали редко. Однако проведенные на них эксперименты позволили подтвердить жизнеспособность трансплантата [2].
Клинические исследования по нейротрансплантации
Нейротрансплантация является многообещающим инновационным способом лечения нейродегенеративных заболеваний, при использовании оптимизированной методики можно достичь стойкой клинической ремиссии.
Болезнь Паркинсона стала первым нейродегенеративным заболеванием, на котором апробировали клеточную трансплантацию. В рамках испытаний операции проводились уже в конце 80-х и в 90-е годы прошлого века. Клинические исследования в Европе стартовали с унилатеральной пересадки фетальных человеческих клеток двум пациентам из шведского города Лунд, однако результаты не были впечатляющими. Позднее в неконтролируемом открытом исследовании оперативная техника была оптимизирована. Производилось стереотаксическое вмешательство с намеченной целью в области чечевицеобразного или хвостатого ядер. Улучшение по шкале UPDRS доходило до 40%. Объективно отмечали редукцию акинезии, ригидности, тремора и дискинезий. Появлялась возможность уменьшения доз медикаментозных препаратов [3,4].
Эффект был отсроченным и наступал примерно через 6 мес. Периоды «включения» постепенно удлинялись, и дозировки лекарств существенно снижались. Пациенты, которым в анамнезе для коррекции дискинезии требовалась медикаментозная терапия, после трансплантации обходились без нее [3,4]. По данным позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) наблюдалось долгосрочное восстановление церебрального метаболизма углеводов, в том числе вне базальных ганглиев [4,5].
В ходе двух контролируемых исследований, проведенных в США в 90-е годы, изучали эффективность нейротрансплантации. Некоторым пациентам инъецировали клетки вентрального мезенцефалона, а больным группы контроля делали плацебо-операцию. Первичные конечные точки не были достигнуты в обеих работах. Исследователи зафиксировали тяжелое побочное явление – новую независимую форму дискинезии, возникающую в течение года после трансплантации и, ввиду причинно-следственной связи, обозначенную как трансплантат-ассоциированную (GID, Graft induced dyskinesia). Достоверного улучшения состояния пациентов в группе вмешательства не наблюдалось. В то же время при анализе по подгруппам в одном из исследований имела место положительная динамика, но только на фоне приема иммуносупрессоров (6 мес) и с регрессом после их отмены. При ином подходе к делению выборки значимую пользу от трансплантации получали пациенты младше 60 лет. Исследования были прекращены в связи с развитием у некоторых его участников вторичных дискинезий неустановленной этиологии. В качестве гипотез рассматривались анамнестические указания на дискинезии до операции, иммунологические реакции, способы обработки тканей или пересадка серотонинергических нейронов. У некоторых больных после вмешательства проходили наблюдавшиеся ранее дискинезии [6,7].
Многочисленные методические расхождения в заборе и хранении материала или выборе целевых структур мозга отличали приведенные работы от проводившихся ранее открытых исследований. Международный консорциум из ведущих нейротрансплантационных центров в Северной Америке и Европе анализирует данные подвергшихся трансплантации лиц, чтобы разработать протоколы для будущих исследований, которые позволят достичь стабильного положительного результата лечения и свести к минимуму вероятность осложнений.
Хотя в контролируемых исследованиях клинического улучшения достигали лишь некоторые больные, у большинства оно было очевидным и стойким [3,4,8,9]. Посмертное гистологическое обследование показало, что трансплантированные фетальные ткани сохраняют жизнеспособность, по меньшей мере, в течение 16 лет и трансформируются в зрелые дофаминергические нейроны 10. Донорские клетки устанавливают связи с нервной системой реципиента. При этом у некоторых пациентов уже спустя 3 года после вмешательства возникает полноценная иннервация скорлупы чечевицеобразного ядра за счет трансплантата.
Рисунок 2. А: Трансплантат, окрашенный крезиловым фиолетовым, при небольшом увеличении.
Клетки из темно-фиолетовых скоплений расселяются на периферию (нечеткий край).
B+C: Большое увеличение после иммунофлюорисцентного окрашивания.
Красные клетки – специфический стриальный тип (трансплантат).
Зеленые волокна принадлежат реципиенту и образуют контакты с телами инъецированных нейронов
В отличие от паркинсонизма при болезни Хангтингтона трансплантируются ГАМКергические нервные клетки ганглионарных бугорков. В проведенном в США систематическом исследовании, включившем 3 пациентов [Kopyov, 1998], у 2 и них отмечалось незначительное улучшение двигательной и нейропсихической функций. Использовались клетки латерального ганглионарного бугорка. Как и в случае с болезнью Паркинсона, источником тканей служил абортивный материал. Целевой областью были хвостатое и чечевицеобразное ядра.
В еще одном американском исследовании, охватившем 7 больных из г. Тампа (Флорида), также имплантировали клетки латерального бугорка [13]. Один пациент был исключен из-за объемной субдуральной гематомы, возникшей при падении и существенно утяжелившей его состояние. В отношении остальных прооперированных сообщается об улучшениях в двигательной сфере спустя 12 мес после вмешательства. Между тем ПЭТ, проведенная через 2 года, выявила значительное уменьшение плотности стриальных D1- и D2-рецепторов по сравнению с контрольной группой. Авторы уклонились от однозначной интерпретации этих данных, ссылаясь на отсутствие гистологического подтверждения. Обсуждались варианты отмирания трансплантата или влияния техники диссекции [15].
Обнадеживающие результаты получила группа французских ученых, выполнивших трансплантацию 5 пациентам в рамках пилотного исследования после двухгодичного предоперационного наблюдения. Через 24 мес у 4 больных наблюдалось стойкое улучшение когнитивных и моторных функций [16]. ПЭТ подтвердила повышение метаболизма глюкозы в лобной доле и полосатом теле троих наиболее стабильных больных. У четвертого, выигрывавшего клинически в меньшей степени, в зоне трансплантата образовалась киста. Следует обратить внимание на методические особенности этой работы: с каждой стороны вводились ткани от единственного или максимум двух доноров, ганглионарную область иссекали целиком и проводили 3-кратную иммуносупрессию. По истечении 6 лет эффект сохранился у всех трех пациентов. За эти годы клиника заболевания увеличилась незначительно. Когнитивные расстройства положительно ответили на терапию [17].
Объединение нейротрансплантологов Великобритании под руководством кадриффского центра мозга поставили цель изучить безопасность клеточной трансплантации в исследовании «NEST-UK». У 4 набранных пациентов не было зарегистрировано абсолютно никаких интра- или периоперационных осложнений. Однако в связи с принятием новых правовых норм работа была приостановлена и ее возобновление планируется в конце 2010 г.
В настоящее время проводится контролируемое многоцентровое европейское исследование эффективности клеточной терапии. Дизайн исследования предполагает выполнение трансплантации через 6 или 18 мес после рандомизации, что позволит проверить гипотезу о преимуществах раннего вмешательства.
Рисунок 3. Планирование операции трансплантации человеческих фетальных стволовых клеток
пациентке с болезнью Хантингтона
Во Фрайбургской серии трансплантации были сделаны 18 пациентам. Все операции прошли без осложнений. Риск передачи заболеваний от донора к реципиенту сведен к минимуму благодаря программе тщательного скрининга биологических образцов. Согласно литературным данным, при посмертных гистологических исследованиях отмечалась иннервация трансплантата нейронами реципиента. В пересаженных клетках не было выявлено признаков, характерных для болезни Хангтингтона [18]. На трансплантат не распространялся патологический процесс и в нем идентифицировали зрелые нейроны, экспримирующие регионспецифические маркеры [19]. Во Фрайбурге получен посмертный гистологический препарат одного больного. Его трансплантат был выделен из тканей всей ганглионарной области. На момент изучения пересаженные клетки уже имели признаки региональной дифференцировки, хотя еще не все маркеры зрелых нейронов были налицо. Следует отметить, что данный случай отличался наименьшим сроком после проведения операции из описанных в литературе [20].
Предметом следующего исследования являются массивные патологические реакции со стороны трансплантата. Сообщается о результатах вскрытия 3 пациентов, которым вводили клетки латеральных бугорков [21]. Отличительной особенностью была выраженность поражения церебральных тканей реципиента. Наряду с этим в человеческом препарате впервые были обнаружены кортикостриальные глутаматергические проекции, расцениваемые на основании опыта с животными моделями как признак функциональной интеграции трансплантата. Тем не менее, исследователи пришли к выводу о патологической роли указанных изменений, мотивируя это тем, что болезнетворное окружение посредством таких связей повреждает пересаженные клетки. Похожий механизм обсуждался и при болезни Паркинсона. С другой стороны, в трансплантате не было найдено типичных для болезни Хангтингтона аггрегатов убиквитина.
Кроме того, в исследуемых образцах отмечена массивная локальная иммунная активность, возможно указывающая на реакцию отторжения. Подобное толкование гармонирует с прочими упоминаниями об отторжениях трансплантата и подчеркивает необходимость изучения нейроиммунологических основ аллотрансплантации.
Перспективы нейротрансплантации и задачи будущих исследований
Проведенные исследования показали, что при надлежащей методологии и соблюдении критериев селекции клеточная трансплантация является эффективным и безопасным способом лечения. В будущем изучение стволовых клеток поможет заменить сомнительные с этической точки зрения фетальные ткани иными клеточными ресурсами, например индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками. В свою очередь на современном этапе научные исследования с фетальными тканями уже внесли большой вклад в развитие нейротрансплантации: позволили определить показания и противопоказания к ее выполнению, а также оптимизировать методику.
Эксперименты на животных с атипичным синдромом Паркинсона обозначили возможности нейрореставрационной терапии при лечении данной патологии у людей. Положительные результаты клинических исследований должны вдохновить ученых на интенсификацию работы в этой области в ближайшие годы. Тем не менее, учитывая большое число нерешенных проблем и открытых вопросов, клеточная терапия пока не может быть выпущена за рамки научного поиска.
Клеточная терапия это что такое
В последние годы в нашей стране отмечается все больше публикаций и проводимых исследований, раскрывающих перспективы использования регенеративной медицины, в частности клеточной терапии, для лечения целого спектра заболеваний различного генеза. В основе регенеративной медицины лежат уникальные способности стволовых клеток к самообновлению и дифференцировке в любые виды клеток в зависимости от окружения, в которое они попадают [1]. Способность стволовых клеток при их введении в организм находить свою нишу (орган или ткань) либо зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию – хоминг (англ. homing – «возвращаться домой»), делает возможным применение стволовых клеток в регенеративной медицине для направленного устранения повреждений тканей и органов.
По мнению президента Межрегиональной общественной научной Ассоциации специалистов по клеточным культурам д.б.н. проф. Т.П. Пинаева, «биомедицинские клеточные технологии представляют собой не только выделение, культивирование и трансплантацию клеток, но также и создание сложных композиций или клеточных продуктов, включающих помимо клеток, биологические полимеры, биосовместимые материалы, биологически активные молекулы и другие компоненты». Под понятием клеточная терапия (англ. Cell therapy) «понимается использование живых клеток различного происхождения, которые при введении в организм пациента способны к активному функционированию, результатом чего является улучшение или модификация существующей функции органа или ткани, либо восстановление или замена утраченной функции» [2, 3].
Клеточные технологии представляют собой новый раздел медицины, основанный на использовании различных типов стволовых и иммунокомпетентных клеток в лечении различных заболеваний и повреждений органов и тканей. Благодаря развитию клеточных технологий стало возможным проводить лечение заболеваний, которые ранее считались инкурабельными или не имеющими эффективных методов лечения на данном этапе. Так, к примеру, клеточную терапию уже применяют при лечении очагов некроза, возникающих при ишемии миокарда, для восстановления хряща при травмах суставов, повреждениях скелетных мышц, восстановлении кожи при ожогах и т.д. [4–6].
Отечественным ученым Александром Яковлевичем Фриденштейном в 1960 г. было впервые описано и экспериментально подтверждено существование в костном мозге и лимфоидных органах стволовых стромальных клеток, получивших в последующем международное название «мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки» (ММСК) [7]. По мнению Н.И. Калинина и соавт. (2011), ММСК выполняют функцию сопряжения гормональной, нервной, кровеносной и иммунной систем с тканеспецифичными стволовыми клетками [8, 9]. ММСК человека считаются одним из самых перспективных видов клеточного материала для терапии широкого спектра заболеваний и тканевой инженерии с крайне низкой возможностью спонтанной злокачественной деформации при непродолжительном культивировании вплоть до 10 пассажей. А.С. Григорян, П.В. Кругляков (2009) считают ожидаемым, что ММСК, полученные от отдельных доноров, могут нести эпигенетические нарушения и находиться в «пре-трансформированном» состоянии, в результате чего произойдет их злокачественная трансформация в культуре на ранних пассажах. Возможная регистрация подобных случаев для ММСК человека, учитывая значительное количество уже собранных экспериментальных и клинических данных, не должна быть расценена как указание на негативное воздействие на клетки процесса культивирования. Тем не менее очевидно, что длительное культивирование, при котором клетки проходят огромное количество делений, может в отсутствие физиологического микроокружения и дисфункционального состояния иммунной системы привести к нежелательным последствиям [10].
Значимый вклад в развитие биомедицинских клеточных технологий и их внедрение в офтальмологическую практику в России внес коллектив Центра фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем ФГАУ НМИЦ «МНТК “Микрохирургия глаза” им. акад. С.Н. Фёдорова» Минздрава России под руководством д.м.н. проф. С.А. Борзенка. Проведенные в этом учреждении за последнее двадцатилетие фундаментальные исследования демонстрируют большой потенциал и широкие возможности применения клеточных технологий в офтальмологии. Этому также способствует организация в 2006 г. глазных тканевых банков в регионах России [11].
Орган зрения имеет иммунную привилегированность перед другими органами, так как иммунный ответ в тканях глаза снижен благодаря механизмам иммунологической толерантности, а в переднем отрезке глаза осуществляется по специфическому типу «иммунного отклонения, связанного с передней камерой», это позволяет использовать в клеточной терапии не только аутологичные, но и аллогенные клетки, относительно длительно выживающие в организме реципиента без иммунного отторжения [12].
Цель исследования: сравнительный анализ результатов зарубежных и отечественных исследований в области клеточных технологий и клеточной терапии в офтальмологии, представленных в доступной научной литературе.
Клеточная терапия при заболеваниях роговицы
Ожоги роговицы, часто сопровождающиеся ее неоваскуляризацией, являются частым противопоказанием к проведению кератопластики, так как наличие неоваскуляризации в разы повышает риск развития болезни трансплантата вследствие иммунного ответа. Основными клетками, вызывающими образование стойкого помутнения роговицы, являются стромальные кератоциты, которые переходят в активированное состояние под действием различных цитокинов и ростовых факторов.
Установлено, что клетки, залегающие в полисаде Фогта лимбальной зоны глазного яблока, фенотипически соответствуют ММСК костного мозга [8, 13, 14]. При культивировании этих клеток происходит выделение разнообразных цитокинов, интерлейкинов, ростовых факторов, в результате чего они рассматриваются как материал для проведения клеточной терапии методом трансплантации аллогенных фрагментов лимба, культивированных при нормотермии, в лечении глаукомной оптической нейропатии [15], дегенеративных заболеваниях глаз [16], персистирующих эрозий и язв роговицы в качестве индукторов локальной иммуносупрессии при пересадках роговицы и др. [14, 17, 18].
В 1997 г. G. Pellegrini et al. предложила предварительно выделить лимбальные стволовые клетки (ЛСК), размножить их в чашке Петри, после чего трансплантировать пациенту. Такая трансплантация культивированного ЛСК оказалась достаточно эффективной (положительный эффект был достигнут в 76% случаев) [19].
Благодаря совершенствованию техники культивирования ЛСК, позволяющей наращивать достаточное количество клеток из нескольких биоптатов менее 1 мм в диаметре, в качестве источника теперь можно использовать не только аллогенный, но и аутологичный материал из здорового парного глаза [13, 20].
Рядом авторов предпринимались попытки восстановления нормального эпителия роговицы при ожоговых повреждениях лимбальной зоны с помощью трансплантации букальных кератиноцитов. Было установлено, что отсутствие в букальном эпителии стволовых клеток эпителия роговицы не позволяет кератиноцитам генерировать функциональный эпителий роговицы, они стимулируют лишь резидентные лимбальные клетки. Генерация функциональных роговичных эпителиоцитов происходит только в присутствии ЛСК, и их применение интраоперационно или перед кератопластикой «высокого риска» способно более чем в 75% случаев улучшить приживаемость кератотрансплантата [14, 21].
Выявлено, что культуральная среда, полученная при культивировании ММСК, содержит большое количество цитокинов, интерлейкинов и факторов роста, которые положительно влияют на восстановление роговицы, в частности подавляют активацию кератоцитов и их миграцию [22].
Офтальмологи уже более 40 лет исследуют проблему пролиферации клеток эндотелия роговицы. Одним из первых упоминаний таких исследований стала работа D. Gospodarowicz et al. (1977), в которой описано положительное влияние эпидермального фактора роста, фактора роста фибробластов, а также концентрации фетальной бычьей сыворотки на пролиферацию эндотелия роговицы крупного рогатого скота in vitro [27]. В последующих исследованиях (1980–1982 гг.) было показано, что культивация клеток на внеклеточном матриксе (полученном предварительной культивацией эндотелия роговицы крупного рогатого скота с последующим его удалением) приводит к той же быстрой пролиферации и последующей клеточной дифференцировке, что и культур, поддерживаемых на пластике и подвергающихся воздействию фактора роста фибробластов [28–30].
K. Engelmann et al. (1988) в своей статье описывает возможность выделения и долгосрочно культивирования эндотелия роговицы и отсутствия признаков старения субкультуры более чем в 20 поколениях, на что, по мнению автора, влияет добавление в культуру ламинина и хондроитина сульфата, позволяющих клеткам долгое время оставаться в виде монослоя [31].
D.A. Blake et al. (1997) выявили, что на пролиферативную активность клеток эндотелия in vitro влияют не только ростовые факторы, добавляемые к культуре (основной фактор роста фибробластов, фибронектин, ламелин, протеогликаны, I, III, IV, V и VIII типы коллагена, тромбоспондин, плазминоген, активаторы ткане- и урокиназы), их синергическое влияние при совместном применении, но и матрица, получаемая при предварительной культивации эндотелия роговицы крупного рогатого скота [32, 33].
В исследованиях последних 10–15 лет большое значение придается методам, позволяющим фиксироваться культивированным in vitro эндотелиальным клеткам роговицы к десцеметовой мембране при их введении в переднюю камеру глаза in vivo, где поток водянистой влаги смывает их с задней поверхности роговицы. С целью улучшения адгезии после интракамеральной инъекции используются сила притяжения (положение головы, оптимальное для прикрепления клеток, – роговицей вниз), введение порошка железа или суперпарамагнитных микросфер в клетки и последующее воздействие на роговицу локальным магнитным полем, но эти исследования не дошли до стадии клинических испытаний [34, 35].
В 2012 г. группа ученых из Японии показала, что ингибитор Rho-ассоциированной протеинкиназы (ROCK) Y-27632 конвертирует эндотелиальные клетки роговицы в фенотип, способный быстро адгезироваться к задней поверхности роговицы и восстанавливать высокую плотность эндотелия и прозрачность роговицы in vivo. Была также установлена эффективность применения глазных капель с ингибитором ROCK на ранних этапах повреждения эндотелия. Запущены клинические исследования [36–38].
Ведутся попытки создания биоинженерных аналогов десцеметовой мембраны с пластом эндотелиальных клеток. В качестве субстрата с этой целью группа австралийских ученых выбрала фиброин шелкопряда (Bombyx mori), который был подготовлен в виде прозрачных мембран толщиной 5 мкм [39].
Отечественными учеными с 2017 г. проводятся исследования возможности выделения и культивации клеток эндотелия роговицы с целью разработки оптимального протокола для длительного пассирования и культивирования [40, 41].
Клеточная терапия при заболеваниях сетчатки
По мнению В.В. Максимова, М.А. Лагарькова, С.Л. Киселева (2012), при заболеваниях сетчатки, вызванных утратой функции отдельных типов клеток или их гибелью, наиболее перспективным методом лечения может стать разработка методов получения и трансплантации функционально активных клеток. В качестве источника для получения клеток сетчатки могут быть использованы как стволовые клетки сетчатки взрослых, эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), так и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК). Однако остается открытой проблема продолжительного культивирования и наработки достаточной клеточной массы, так как потенциал самообновления таких клеток значительно падает при увеличении времени культивации, что может быть связано с нарастанием доли асимметричных делений [1].
Также остаются открытыми проблема интеграции полученных и трансплантированных клеток в свои естественные тканевые ниши и последующее за этим правильное выполнение своих функций. Использование ЭСК имеет значительные преимущества в терапии заболеваний сетчатки в отличие от стволовых клеток, полученных от взрослых, так как ЭСК способны к неограниченному делению с сохранением своих свойств и имеют способность к органогенезу in vitro, что позволяет получить сетчатку для трансплантации в виде ткани на любом этапе ее развития [1].
Метод трансплантации клеток пигментного эпителия сетчатки, полученных из ЭСК человека, в 2012 г. в Институте глазной хирургии им. Жюля Штаина (США) дошел до стадии клинических испытаний. Путем направленной дифференцировки ЭСК человека возможно легко получить функциональный пигментный эпителий сетчатки методом сортировки клеток (с использованием автоматических сортеров) по степени накопления пигментных гранул. На доклиническом этапе была доказана безопасность данного метода и проведено множество опытов с трансплантацией пигментного эпителия сетчатки в глаза генетически модифицированных крыс и мышей с фоторецептор-специфической сверхэкспрессией мутантного гена elovl4 и использованием иммунодепрессантов или иммунодефицитных животных. В ходе этих экспериментов авторы доказали интеграцию клеток пигментного эпителия в сетчатку и их долговременное выживание, а также предотвращение дегенерации фоторецепторов и повышение остроты зрения [42, 43].
Группа ученых из Японии в 2017 г. описала 2 случая трансплантации клеток пигментного эпителия сетчатки, полученного из иПСК, пациентам с влажной формой макулодистрофии после удаления неоваскулярной мембраны. Перед трансплантацией клеточный пласт подвергается всесторонней проверке на наличие генетических поломок и аномалий, которые могут привести к опухолеобразованию, и, только удостоверившись в их отсутствии, применяли трансплантацию. На промежуточном этапе этого клинического исследования авторы доказали выживание индуцированных клеток пигментного эпителия сетчатки в течение первого года после трансплантации, улучшение остроты зрения и отсутствие осложнений. Наблюдения за пациентами продолжаются [44].
Отечественные исследователи обратили свое внимание на 3D-клеточные культуры ММСК и пигментного эпителия сетчатки, который они рассматривают как клеточный продукт, обеспечивающий безопасную и длительную нейропротекцию в лечении нейродегенеративных заболеваний органа зрения [16].
Заключение
Проведенный анализ доступной научной литературы, в которой приводятся результаты исследований, направленные на совершенствование технологий клеточной терапии, к сожалению, свидетельствует об отставании отечественной медицины по направлению «офтальмология» на 10–15 лет от научных работ японских, австралийских, европейских и американских коллег. Существующая в настоящее время законодательная база в РФ не позволяет беспрепятственно перенимать уже имеющийся, сложившийся опыт наших зарубежных коллег. Необходимо на государственном уровне обеспечить должное финансовое обеспечение оригинальных разработок клеточных технологий в медицине, в частности в офтальмологии, чтобы сократить отставание отечественной науки в области клеточной терапии. Актуальность и востребованность инновационных работ научной школы отечественной офтальмологии в данном направлении определяются потребностью в применении методов клеточной терапии, которая нередко является панацеей в лечении пациентов с офтальмопатологией.