Стволовые клетки. Можно ли из них выращивать ткани и органы человеческого организма?

Организм человека как биологическая система

Человеческий организм — это сложная биологическая система, имеющая особую структуру и наделенная специфическими функциями. Внутри этой системы различают несколько уровней организации. Высшая интеграция — это организменный уровень. Далее по нисходящей идут системный, органный, тканевой, клеточный и молекулярный уровни организации. От согласованной работы всех уровней системы зависит слаженная работа всего организма человека.

Если какой-то орган или система органов работает неправильно, то нарушения касаются и более низших уровней организации, таких как ткани и клетки.

Молекулярный уровень — это первый кирпичик. Как следует из названия, весь организм человека, как и всего живого, состоит из бесчисленного множества молекул.

Клеточный уровень можно себе представить как разнообразный компонентный состав молекул, образующих разные клетки.

Клетки, объединенные в разные по морфологии и функционированию ткани, образуют тканевой уровень.

В состав органов человека входят разнообразные ткани. Они обеспечивают нормальное функционирование какого-либо органа. Это — органный уровень организации.

Следующий уровень организации — системный. Определенные анатомически объединенные органы выполняют более сложную функцию. Например, пищеварительная система, состоящая из различных органов, обеспечивает переваривание поступающей в организм пищи, всасывание продуктов пищеварения и выведение неиспользованных остатков.

И высший уровень организации — организменный уровень. Все системы и подсистемы организма работают, как хорошо настроенный музыкальный инструмент. Согласованная работа всех уровней достигается благодаря механизму саморегуляции, т. е. поддержки на определенном уровне различных биологических показателей. При малейшем дисбалансе в работе какого-либо уровня организм человека начинает работать с перебоями.

Что такое стволовые клетки?

Термин «стволовые клетки» был введен в науку русским гистологом А. Максимовым в 1908 году. Стволовые клетки (СК) — это неспециализированные клетки. Их еще рассматривают как незрелые клетки. Они имеются практически у всех многоклеточных, включая человека. Путем деления клетки себя воспроизводят. Они способны превращаться в специализированные клетки,

т. е. из них могут образовываться различные ткани и органы.

Самое большое количество СК у младенцев и детей, в юности количество стволовых клеток в организме уменьшается в 10 раз, а к зрелому возрасту — в 50 раз! Значительное уменьшение числа СК в ходе старения, а также тяжелых заболеваний уменьшает возможности организма к самовосстановлению.

Стволовые клетки и будущее медицины

Ученые-медики давно обратили внимание на пластичность СК и теоретическую возможность выращивать из них различные ткани и органы человеческого организма. Работы по изучению свойств СК начались во второй половине прошлого века. Как всегда, первые исследования проводились на лабораторных животных. К началу нашего века начались попытки использовать СК для выращивания тканей и органов человека. Хочу рассказать о наиболее интересных результатах, полученных в этом направлении исследований.

Японским ученым в 2004 г. удалось вырастить в лабораторных условиях капиллярные кровеносные сосуды из СК.

В следующем году американские исследователи из университета штата Флорида вырастили из СК клетки головного мозга. Ученые заявили, что такие клетки способны вживляться в головной мозг и их можно использовать при лечении таких заболеваний, как болезни Паркинсона и Альцгеймера.

В 2006 г. швейцарские ученые из университета Цюриха вырастили в своей лаборатории клапаны сердца человека. Для этого эксперимента использовались СК из околоплодной жидкости. Доктор С. Хёрстрап полагает, что эта методика может быть использована для выращивания сердечных клапанов для еще не родившегося ребенка, у которого обнаружены дефекты сердца. После рождения младенцу можно пересадить новые клапаны, выращенные из стволовых клеток околоплодной жидкости.

В том же году американские медики вырастили в лабораторных условиях целый орган — мочевой пузырь. СК были взяты у человека, для которого выращивался этот орган. Доктор Э. Атала, директор института регенеративной медицины, рассказал, что клетки и специальные вещества помещаются в особую форму, которая остается в инкубаторе в течение нескольких недель. После этого готовый орган пересаживается пациенту. Такие операции делаются сейчас в обычном режиме.

В 2007-м на международном медицинском симпозиуме в Йокагаме были представлен доклад японских специалистов из университета Токио об удивительном научном эксперименте. Из единственной стволовой клетки, взятой из роговицы и помещенной в питательную среду, удалось вырастить

новую роговицу. Ученые намеревались приступить к клиническим исследованиям и в дальнейшем применять эту технологию при лечении глаз.

Японцам принадлежит пальма первенства в выращивании зуба из единственной клетки. СК пересадили на коллагеновый каркас и начали эксперимент. После выращивания зуб выглядел как естественный и имел все составляющие, включая дентин, сосуды, эмаль и т. д. Зуб был трансплантирован лабораторной мыши, прижился и функционировал нормально. Японские ученые видят большие перспективы применения этого метода в выращивании зуба из одной СК с последующей пересадкой его хозяину клетки.

Японским медикам из университета Киото удалось получить из СК ткани почек, надпочечников и фрагмент почечного канальца

.

Ежегодно во всем мире миллионы людей умирают от заболеваний сердца, головного мозга, почек, печени, мышечной дистрофии и т. д. В их лечении могут помочь стволовые клетки. Однако существует один момент, который может затормозить применение стволовых клеток в медицинской практике — это отсутствие международной законодательной базы: откуда можно брать материал, сколько его можно хранить, как должны взаимодействовать пациент и его доктор при использовании СК.

Вероятно, проведение медицинских экспериментов и разработка такого закона должны идти параллельно.