Стовбурові клітини — це неспеціалізовані клітини, здатні перетворитися на клітини будь-якого виду.
В організмі людини є сотні видів клітин. Вони відрізняються за виглядом, будовою та функціями. Наприклад, нервові клітини відповідають за передачу інформації, жирові — запасають енергію, а статеві необхідні для розмноження. «Ролі» клітин визначаються ще до народження людини — приблизно до 8 тижня. Згодом деякі спеціалізовані клітини можуть ділитися, утворюючи нові під час росту або для заміни пошкоджених. Однак вони не можуть змінити «роль» – клітина шкіри ніколи не стане нервовою, а під час ділення буде утворювати лише собі подібних.
Натомість стовбурові клітини можуть перетворюватися на будь-які спеціалізовані (м’язові, нервові тощо). З однієї стовбурової клітини починається розвиток усього ембріону, а в організмі дорослої людини їх знаходять у багатьох органах і тканинах (наприклад, кістковому мозку). Упродовж життя вони працюють як «ремонтна бригада» для відновлення організму. Деякі спеціалізовані клітини (нейрони, кров’яні тільця тощо) взагалі не можуть ділитися, тож стовбурові клітини – це єдина можливість збільшити їхню кількість.
Виокремлюють дві важливі властивості стовбурових клітин. По-перше, вони здатні до самовідновлення за принципом дихотомії: під час ділення вони утворюють одну стовбурову клітину у неактивному стані та одну, яка згодом перетвориться на спеціалізовану. Таке ділення нагадує дерево зі стовбуром, тому клітини й називають стовбуровими. Ліміту ділень немає, на відміну від спеціалізованих клітин, які взагалі не можуть ділитися або діляться обмежену кількість разів.
По-друге, вони можуть диференціюватися – перетворюватися на спеціалізовані клітини, необхідні для певної тканини чи органу. Диференціація корисна як в ембріоні (де зі стовбурових клітин утворюються усі інші), так і у дорослому організмі (де вони генерують нові постійно або за потреби – для заміни ушкоджених). Але різні стовбурові клітини дають початок різній кількості видів спеціалізованих клітин. Їхня можливість набувати «роль», ставати різними спеціалізованими клітинами у процесі диференціації називається потентністю.
Так! Перші стовбурові клітини, які беруть участь у розвитку організму – ембріональні. Вони виникають після запліднення та постачають «будівельний матеріал» для майбутнього організму. Такі клітини називають плюрипотентними (від лат. pluralis — множинний та potentia — можливість). Вони можуть перетворюватись на майже будь-які клітини тіла. Також виокремлюють фетальні стовбурові клітини, які виникають на 5-9 тижні розвитку плоду.
Дорослі стовбурові клітини супроводжують людину протягом усього життя. Однак вони можуть замінювати обмежену кількість видів клітин або взагалі перетворюватися на клітини лише одного виду. Наприклад, стовбурові клітини у кістковому мозку диференціюються на різні формені елементи крові – еритроцити, тромбоцити, лейкоцити. А в скелетних м’язах вони продукують лише один вид клітин для відновлення м’язової тканини.
Стовбурові клітини наявні у багатьох тканинах та органах. Особливо цікавими вважають мезенхімальні, які знайшли у складі кісткового мозку, жирової тканини тощо. Вони мають протизапальну та імуномодулювальну дії. Вчені сподіваються, що в майбутньому трансплантація мезенхімальних клітин допоможе відновлювати різні види пошкоджених тканин.
Стовбурові клітини також створюють штучно. Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини отримують, змінюючи звичайні так, що вони стають схожими на ембріональні стовбурові клітини. За винахід цього способу вчені Джон Гердон та Шінья Яманака 2012 року отримали Нобелівську премію.
У наукових дослідженнях та медицині використовують усі ці типи стовбурових клітин.
Ембріональні стовбурові клітини отримують від 3-5-денних ембріонів, створених штучно в лабораторії. Такі ембріони мають назву «бластоцисти» та складаються приблизно зі 150 клітин. Фетальні можна отримати лише від плоду після планового аборту. Ембріональні та фетальні стовбурові клітини вважають дуже перспективними для медицини та наукових досліджень, однак у світі часом виникають суперечки щодо етичності їх використання.
Дорослі стовбурові клітини виділяють із кісткового мозку, жирової тканини та інших «джерел». Потім отримані клітини ще приблизно місяць вирощують «у пробірці», щоб отримати достатню їх кількість для лікування або дослідження. Крім того, на стовбурові клітини багата пуповинна кров і пупковий канатик, які залишаються після народження дитини. Їх віддають у процесі донорства або зберігають в банках пуповинної крові, тканин і клітин людини.
Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини створюють, «перепрограмовуючи» звичайні клітини. Основою для цього часто стають клітини шкіри, однак використовують також клітини крові та мезенхімальні стовбурові клітини. До них додають гени, які запускають відповідні зміни всередині клітин. За певний час такі клітини перетворюються на індуковані плюрипотентні.
Унікальні властивості стовбурових клітин роблять їх дуже перспективними для наукових досліджень. Зокрема, їх використовують, щоб:
- дослідити, як у клітинах виникають генетичні дефекти;
- визначити, чому деякі клітини організму перетворюються на пухлинні;
- тестувати нові ліки на безпечність та ефективність;
- вирощувати в лабораторії нові клітини або тканини для заміни ушкоджених та лікування складних захворювань (наприклад, онкогематологічних, які потребують трансплантації кісткового мозку).
Перспектива такого лікування ускладнюється кількома умовами. По-перше, трансплантовані клітини мають досягти мети й спрацювати саме так, як це замислили вчені. По-друге, їх не повинна атакувати імунна система пацієнта. По-третє, є ризик, що стовбурові клітини ростимуть та диференціюватимуться неконтрольовано, що призведе до онкологічного захворювання. Друга та третя умови особливо стосуються ембріональних клітин, більш гнучких у розвитку.
Пересадка кісткового мозку – найбільш поширений у світі спосіб лікування стовбуровими клітинами. Він допомагає у випадку хвороб імунної та нервової систем, онкогематологічних та ортопедичних захворювань. Оскільки у кістковому мозку утворюються клітини крові, його пересадка – дієвий спосіб відновити кровоносну систему після лікування деяких видів раку. Для трансплантації використовують стовбурові клітини з кісткового мозку донорів, а також пуповинної та периферійної (із судин) крові.
У деяких випадках стовбурові клітини допомагають відновити ушкоджені тканини. З 1980-х років їх використовують для «вирощування» шкіри пацієнтів, які зазнали значних опіків. Також 2015 року Європейське агентство з лікарських засобів дозволило препарат із дорослими стовбуровими клітинами для відновлення рогівки ока після фізичних або хімічних пошкоджень.
Вчені досліджують можливість стовбурових клітин лікувати різноманітні захворювання. Наприклад, їх трансплантація допомогла відновити 80% шкіри, що була вкрита виразками, у семирічного хлопчика. Наразі також випробовують їхню здатність відновлювати серце після інфаркту міокарда.
Стовбурові клітини можуть запобігти втраті скелетних м’язів внаслідок хвороби або старіння, замінити пошкоджені нейрони під час хвороби Паркінсона, допомогти відновитися після травми спинного мозку та покращити перебіг діабету. Крім того, стовбурові клітини могли б стати «фабрикою» із виробництва крові, необхідної для переливання.
Цікавою з погляду медицини також є здатність стовбурових клітин утворювати екзосоми — мікроскопічні бульбашки, за допомогою яких клітини спілкуються між собою. Останні, як вважається, зможуть покращити регенерацію, уповільнити старіння, знайти застосування в імунотерапії, створенні вакцин, тощо. Про екзосоми людство дізналось досить недавно — за їх відкриття 2013 року вчені Джеймс Ротман, Ренді Шекман та Томас Зюдгоф отримали Нобелівську премію.
З огляду на великий потенціал стовбурових клітин може виникнути хибне уявлення, що це чудодійні «ліки від усього» або «рецепт молодості». Цим можуть користуватися шахраї. Наприклад, китайська клініка за велику суму пропонувала введення одних і тих самих стовбурових клітин проти багатьох хвороб, зокрема аутизму, мозкової травми та синдрому Гієна-Барре.
Міжнародні правила засуджують непідтверджене використання стовбурових клітин за межами клінічних випробувань. Подібне «лікування» супроводжується не лише значними фінансовими витратами з боку пацієнта, а й великими ризиками, і навіть смертю.
Розпізнати шахрайські клініки можна за емоційною рекламою (пропозиціями «останнього шансу» тощо) та стягненням плати за лікування з недоведеною ефективністю (тобто участь у клінічному випробуванні). Так само виглядає підозріло, якщо за докази клініка видає лише дослідження власних фахівців.
Так, але зазвичай не більша, ніж від якісної косметики без стовбурових клітин.
У більшості косметичних продуктів використовуються рослинні стовбурові клітини. Рослини містять речовини, необхідні для виробництва косметики, однак їх вирощування потребує часу, а результат залежить від вдалого врожаю. Натомість стовбурові клітини дозволяють створювати клітини, тканини та органи рослин у лабораторних умовах та одразу синтезувати потрібні речовини.
Майже всі косметичні засоби «зі стовбуровими клітинами» насправді містять їхні екстракти, а позитивний ефект можуть викликати антиоксиданти та інші хімічні сполуки в їхньому складі.
Існують дві етичні проблеми, пов’язані з використанням стовбурових клітин. Перша з них – використання ембріональних клітин для лабораторних досліджень. Думки різняться з приводу, чи є ембріон людиною у перші дні свого існування і чи етично руйнувати його з науковою метою. Звісно, мова йде про створені у штучних умовах зародки — наприклад зайві, що залишилися після лікування безпліддя.
У різних країнах діють різні правила щодо використання ембріонів. У США можна працювати із зародковими клітинними лініями, що були отримані до 2001 року. Велика Британія дозволяє залишкові ембріони після екстракорпорального запліднення (ЕКО), а в Італії подібні дослідження заборонені взагалі.
Друга етична проблема стосується наслідків лікування стовбуровими клітинами. Деякі методи все ще не є підтверджено безпечними та ефективними, однак клініки-шахраї можуть пропонувати їх пацієнтам. В таких випадках дуже важливо повідомляти учасникам, що процедура є клінічним випробуванням, має певні ризики та не може гарантувати результат.