Юрий Захаров - Лечение сахарного диабета стволовыми клетками. Серия - Доказательная медицина

Есть два различных типа стволовых клеток. Первый – это эмбриональные стволовые клетки, из которых состоит эмбрион. Стволовые клетки другого типа называются взрослыми или соматическими. Соматические клетки также способны к дифференциации, однако более ограниченной, чем эмбриональные. Соматические клетки одного типа способны давать начало другим типам клеток. Эта способность называется пластичностью. Это свойство делает возможным применение соматических стволовых клеток для терапии и репарации больных и поврежденных тканей.

Однако использование соматических стволовых клеток ограничивается тем, что они труднее поддаются дифференциации и культивируются в лабораторных условиях хуже, чем эмбриональные. Количество и качество стволовых клеток в них с возрастом снижается. Именно этот факт лежит в основе современной концепции старения.

Стволовые клетки можно искусственно нарастить в культуре in vitro, то есть вне организма, выделяя их из различных источников (костный мозг, жир, кожа, мышечная ткань, волосяные фолликулы). Культивируемые клетки характеризуются постоянством кариотипа (хромосомного набора) и экспрессии генов в течение длительного времени (до 300 дней). Они устойчивы к инфекции, в них сложнее вызвать мутации.

До недавнего времени было трудно добиться устойчивой продукции инсулина у репрограммированных стволовых клеток в β-клетки. Несмотря на успехи в дифференцировке инсулин-продуцирующих клеток из эмбриональных стволовых клеток человека, генерация зрелых функциональных β-клеток in vitro остается труднодостижимой. Для достижения этой цели разработали условия культивирования клеток, чтобы точно имитировать события, происходящие во время органогенеза островков поджелудочной железы и созревания β-клеток. Ученые сфокусировались на рекапитализации кластеров эндокринных клеток путем выделения и повторной агрегации незрелых β-подобных клеток с образованием обогащенных островков β-кластеров (eBCs). EBCs показывают физиологические свойства, аналогичные первичным β-клеткам человека, включая устойчивую динамическую секрецию инсулина, повышенную передачу сигналов кальция в ответ на секрецию и улучшенную митохондриальную функцию. Кластеризация эндокринных клеток вызывает метаболическое созревание, стимулируя митохондриальное окислительное дыхание – процесс, центральный для связывания стимул-секреций в зрелых β-клетках. EBCs показывают стимулированную глюкозой секрецию инсулина уже через три дня после трансплантации у мышей. Таким образом, репликационные аспекты кластеризации эндокринных клеток позволяют генерировать полученные из стволовых клеток β-клетки, которые напоминают их эндогенные аналоги:

https://www.nature.com/articles/s41556‑018‑0271‑4?

fbclid=IwAR3K_E9ds4brUbvkoaVKNhoiYNVJZVhpjy9

Wy226s26x0XuUssTefmkJCM0

Основная характеристика стволовых клеток – отсутствие специализации. В нативном виде они буквально «никакие». При этом в определенных условиях они способны «превращаться» в клетки различных типов – нервные, мышечные, эпителиальные, хрящевые и другие, то есть дифференцироваться.

Кроме того, стволовые клетки характеризуются очень высокой пролиферативной активностью или способностью делиться. Основная функция этих клеток – регенерация. Любые воспалительные реакции в организме, любой сбой в работе различных систем вызывает активацию этих клеток. Они служат основным источником запасного материала организма, участвуя в репарации любых типов повреждений. Универсальные и уникальные одновременно, эти клетки являются кирпичиками здоровья, долголетия и молодости.

Но не всегда просто направить дифференцировку стволовых клеток по пути β-клеток, на это уходит иногда много времени – клетки начинают работать, но через дни и даже месяцы. Стратегия дифференциации сфокусирована на модулировании передачи сигналов трансформирующего фактора роста β (TGF-β):

https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(18)30531-9

Что же такое стволовые клетки и какие именно качества делают их особыми? Стволовые клетки определяются тремя основными характеристиками: во-первых, это не специализированные клетки (в отличие от клеток, из которых состоят мышцы, мозг и т. д.); во-вторых, стволовые клетки способны делиться в течение долгого времени, причем в результате каждого деления образуются две идентичных клетки; третье важное свойство стволовых клеток – то, что они способны к дифференциации в специфические типы клеток, такие как клетки мышц, мозга, крови.