Замечали ли вы? У таких животных, как гекконы и пиявки, конечности и даже тела наполовину отламываются, а сломанные части быстро отрастают. Загадка заключается в том, что у таких существ есть удивительная чудо-клетка, которая может дифференцироваться и развиваться в орган, необходимый для восстановления.
Ученые обнаружили, что среди триллионов клеток человеческого тела есть и такая клетка с «универсальным» потенциалом развития, которая подобна «семени», зарытому в человеческом теле, способному дифференцироваться в различные виды клеток тела, если его посадить в подходящую почву. Эта чудесная клетка и есть стволовая клетка.
Значит ли это, что одна стволовая клетка может восстанавливать и регенерировать поврежденные ткани в организме? Что одна стволовая клетка может выращивать человеческие органы, такие как сердце, почки и печень? Будут ли в результате решены проблемы рака, паралича, слабоумия, слепоты и других серьезных заболеваний? Будущее стволовых клеток неизмеримо.
Доктор Чжан Лэй, заместитель директора Национального инженерно-исследовательского центра клеточных продуктов, сказал, что стволовые клетки — это «чудо», которое Бог заложил в живые организмы.
»Слово «ствол» в стволовых клетках переводится с английского слова «Stem», что означает «ствол» и «происхождение». ‘. Оно похоже на ствол дерева, на котором могут расти ветви, листья, цветы, плоды и т.д. Соматические клетки могут умирать от старения или травм, поэтому некоторые животные имеют в своем организме резервуар стволовых клеток, готовых произвести их замену». сказал доктор Чжан Лэй.
Это очень яркое высказывание об уникальности стволовых клеток. Если соматические клетки можно сравнить со «специалистами» с одним навыком, то стволовые клетки — это «потенциальные таланты», у которых еще нет специальности, но их можно научить ей, и они могут дифференцироваться в самые разные клетки человека. После завершения дифференциации определяется «профессия» этих клеток. По сравнению с обычными соматическими клетками организма, «будущее» стволовых клеток неограниченно, так как клетки организма, не прошедшие полную дифференциацию, обладают потенциалом к обновлению и дифференциации.
Откуда берутся такие удивительные стволовые клетки? Юй Сююн, директор Центра медицинских исследований Академии медицинских наук провинции Гуандун, рассказал журналистам, что первые стволовые клетки, открытые учеными, были найдены в человеческих эмбрионах. Эмбриональные стволовые клетки, также известные как ES-клетки, — это клетки внутренней клеточной массы оплодотворенного яйца, когда оно делится и развивается в эмбриональный мешок, и обладают неограниченным потенциалом дифференциации во все различные типы тканеспецифических клеток.
Благодаря своей «универсальной» природе эмбриональные стволовые клетки технически идеально подходят для культивирования человеческих тканей и органов для лечения заболеваний. Однако эмбриональные стволовые клетки должны быть извлечены из эмбрионов, и «каждый раз, когда эмбриональные стволовые клетки удаляются, это равносильно уничтожению жизни, что затрагивает медицинскую этику, поэтому ученые провели много исследований, чтобы найти им замену». сказал директор Юй.
После длительного периода научных экспериментов в 2007 году американские и японские ученые обнаружили способ превращения обычных фибробластов кожи в стволовые клетки, а полученные стволовые клетки назвали индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, также известными как iPS-клетки. Этот тип стволовых клеток, индуцированных из соматических клеток, имеет схожие функции с эмбриональными стволовыми клетками, но при этом легко добывается, требуя только клетки из таких тканей, как эпидермис, избегая этических проблем, с которыми всегда сталкивались исследования эмбриональных стволовых клеток, и, как ожидается, станет важным источником будущей клеточной терапии, с очень многообещающим будущим в биологической и медицинской областях. iPS-клетки получили название от Science Открытие iPS-клеток было названо журналом Science одним из 10 лучших мировых технологических достижений 2008 года.
Кроме того, по словам директора Ю, в организме взрослых животных также есть некоторые стволовые клетки, называемые взрослыми стволовыми клетками. Например, наш костный мозг является резервуаром стволовых клеток. Помимо гемопоэтических стволовых клеток, существует множество многофункциональных мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, похожих на гемопоэтические стволовые клетки, которые регулируются для дифференциации в клетки тканей со специфическими функциями, такие как фибробласты, остеобласты, хондроциты и адипоциты.
Прелесть стволовых клеток заключается в том, что они могут делиться и производить зрелые соматические клетки, как только организм в них нуждается, следуя по пути развития. Возможно, однажды вдруг обнаружится, что человеческие органы можно производить в лаборатории по требованию и в соответствии с технологическим процессом; клетки крови, мозга, кости, сердца, печени, почек, нервов и т.д. могут быть заменены без проблем.
Это ли не предел мечтаний человеческой медицины?!
Как же заставить чудесное «семя» стволовых клеток послушно и целенаправленно «расти» в конкретных тканях? Директор Ю рассказал журналистам, что один из способов — использовать шприц для введения выращенных стволовых клеток непосредственно в организм, чтобы они могли дифференцироваться в определенные ткани. «Однако дело в том, что подавляющее большинство стволовых клеток, которые вводятся в организм, подвергаются апоптозу, либо дифференцируются по-другому и становятся другими клетками». Например, когда сердечные стволовые клетки вводятся в организм через периферические кровеносные сосуды в попытке связать их с существующими сердечными клетками для формирования новой ткани, многие из стволовых клеток не следуют инструкциям и попадают через дыхательную систему в легкие, вместо того, чтобы распределиться в сердечную и мышечную ткань, как это требуется. Для решения проблемы целенаправленного «распределения» стволовых клеток в организме ученые разработали подход тканевой инженерии, при котором стволовые клетки прикрепляются к искусственному каркасу в контролируемых лабораторных условиях, чтобы вырасти в конкретную необходимую ткань. Например, для решения проблемы «неизвестного назначения» стволовых клеток сердечной мышцы, вводимых в организм, можно создать участок сердечной мышцы в пробирке с лабораторной культурой, а затем направить его на имплантацию в сердце.
Директор Ю нарисовал план будущего: ученые смогут создавать человеческие органы, такие как сердце, печень и почки, в лаборатории из стволовых клеток, индуцированных из эпидермальных клеток человека, что значительно решит медицинские проблемы, стоящие сегодня. Например, если сегодня для пересадки сердца требуется живая ткань, а живые сердца встречаются очень редко, то в будущем вы сможете «построить» другое сердце в лаборатории, взяв крошечный кусочек кожи с тыльной стороны руки. Какая заманчивая перспектива. Пациентам, в том числе с сильными ожогами, также можно будет вернуть их прекрасную кожу с помощью трансплантации стволовых клеток. «Использование тканевой инженерии является важным средством решения проблемы пересадки органов в будущем». подтвердил директор Ю.
Это замечательное видение находится в процессе реализации. По данным британского медицинского журнала The Lancet, в июне 2008 года многонациональная группа исследователей завершила в Испании первую в мире пересадку «искусственной трахеи», которая была выращена из собственных стволовых клеток пациента. Искусственная трахея была выращена из собственных стволовых клеток пациента. Через пять месяцев после операции 30-летняя пациентка полностью восстановилась. Мартин Бирхолл из Бристольского университета сказал, что потребуется около 20 лет, чтобы метод пересадки органов, выращенных из стволовых клеток, стал обычным. Успешное проведение этой операции является крупным прорывом в технологии стволовых клеток и способно изменить будущее хирургии.
Как чудесные мультипотенциальные клетки, обладающие способностью дифференцироваться, стволовые клетки стали благом для многих пациентов с тяжелыми заболеваниями и, как следствие, стали привычным и модным медицинским термином. Ученые из всех областей медицины проводили исследования вокруг стволовых клеток и добились замечательных результатов, позволив человечеству пользоваться благами медицинского прогресса.
По словам директора Ю, технология трансплантации стволовых клеток в некоторых областях медицинских исследований уже достигла стадии клинического применения. Например, при хроническом гранулоцитарном лейкозе лечение одними химическими препаратами может только улучшить симптомы в хронической фазе, а лечение с помощью аутологичной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток имеет очень высокий процент рецидивов, в то время как аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток периферической крови является наиболее надежным методом первичного лечения, который может значительно улучшить процент излечения лейкоза.
Среди случаев клинического лечения с помощью трансплантации стволовых клеток успешным примером является инновационная методика пересадки стволовых клеток костного мозга при некрозе головки бедренной кости в Народной больнице провинции Гуандун. Некроз головки бедренной кости — это поражение, при котором в результате различных патологий нарушается кровоснабжение головки бедренной кости человека, что приводит к некрозу костных клеток и костной ткани головки бедренной кости. Некроз головки бедренной кости в конечном итоге приводит к потере подвижности и трудоспособности. По словам Чжэн Цюцзяня, директора ортопедического отделения Народной больницы провинции Гуандун, заболеваемость «некрозом головки бедренной кости» растет из-за большого количества гормонов и алкогольных напитков, принимаемых людьми, ежегодно в Китае регистрируется от 150 000 до 200 000 новых случаев. В прошлом для лечения этого заболевания использовались различные методы, включая имплантацию кости, остеотомию или сосудистую имплантацию, но эффект варьируется от человека к человеку и не является точным; искусственная замена сустава может быть использована только для пациентов с тяжелым остеонекрозом головки бедренной кости. В прошлом году провинциальная народная больница успешно провела лечение с помощью аутологичной трансплантации стволовых клеток костного мозга пациента, что вывело клиническую диагностику и лечение этого заболевания на новый уровень. Причина, по которой хвост ящерицы отрастает после отсечения, а у ламеллипод восстанавливаются и голова, и хвост, заключается в наличии стволовых клеток по всему телу. Стволовые клетки перемещаются в отрезанную область и посредством пролиферации и дифференциации завершают весь процесс регенерации хвоста ящерицы и пиявки. Это тот же принцип, который используется для лечения некроза головки бедренной кости с помощью метода трансплантации стволовых клеток костного мозга, сказал директор Ченг. «Стволовые клетки выделяются из здорового костного мозга пациента, прикрепляются к каркасу из собственной кости пациента и имплантируются в головку бедренной кости, позволяя стволовым клеткам «поселиться» внутри, как семена, и дифференцироваться в остеобласты, а саморегулирующие механизмы организма берут на себя работу по устранению остеонекроза и восстановлению структуры головки бедренной кости». структуру».
В прошлом операция по лечению некроза головки бедренной кости предполагала рану более 20 сантиметров, но теперь требуется лишь небольшой разрез около одного сантиметра, операция занимала от двух до трех часов, но теперь она может быть выполнена менее чем за час, и пациент может ходить по земле на следующий день после операции, что значительно уменьшает боль пациента. В настоящее время из более чем 40 случаев некроза головки бедренной кости, вылеченных с помощью трансплантации стволовых клеток костного мозга, процент излечения достигает 98%.
Кроме того, технология трансплантации стволовых клеток в настоящее время используется в клинических условиях в таких областях, как заболевания крови и инфаркт миокарда, в то время как другие области в основном находятся на стадии экспериментальных исследований. В то же время, директор Ю сказал: «Для трансплантации стволовых клеток все еще остается много нерешенных вопросов фундаментальных исследований, и в будущем нас ждет море неизвестных».
В настоящее время, если вы откроете поисковую систему и наберете ключевое слово «стволовые клетки» и другое название заболевания, которое вас волнует, например, болезнь Паркинсона, церебральный паралич, диабет, гемиплегия, вегетативное состояние и другие термины, вы с удивлением обнаружите, что почти все вышеперечисленные состояния лечатся с помощью новейшей технологии трансплантации стволовых клеток в Интернете.
Директор Ю сказал, что хотя трансплантация стволовых клеток в настоящее время набирает обороты, есть много областей, где основные вопросы исследования стволовых клеток еще не решены и все еще находятся в основном на стадии лабораторных исследований. Например, причиной диабета 1 типа является потеря бета-клеток, которые отвечают за секрецию инсулина в организме. Эта технология, безусловно, является передовой, «но, насколько я знаю, в настоящее время она применяется в Гарварде в основном в исследовательских целях, и пройдет немало времени, прежде чем она начнет широко использоваться в клинике».
Хотя в плане исследований и клинического применения технологии трансплантации стволовых клеток предстоит пройти долгий путь, есть много медицинских учреждений, которые делают из стволовых клеток большое дело и извлекают из них прибыль, хотя эффективность лечения не установлена. Профессор Чжан Шичжун, заместитель директора нейрохирургии в больнице Чжуцзян, сказал журналистам, что слишком много неосведомленных пациентов были введены в заблуждение и использованы в своих интересах, потому что они так отчаянно пытались получить лечение. Например, количество методов пересадки стволовых клеток в нервную систему человека еще не преодолено. Многие заболевания, касающиеся нервной системы, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и церебральный паралич, вновь поражают все больше и больше современных людей. Поэтому восстановление нейронных стволовых клеток в настоящее время стало очень важной областью исследований в области изучения стволовых клеток. Однако, «строго говоря, исследования нейральных стволовых клеток все еще находятся на лабораторной стадии, и нет случаев, когда клиническое применение нейральных стволовых клеток было бы действительно эффективным».
Профессор Чжан рассказал, что он проводил исследования по лечению болезни Паркинсона нейронными стволовыми клетками, вызывая дофаминовые нейроны с помощью нейронных стволовых клеток в терапевтических целях. «Эксперименты на крысах с болезнью Паркинсона дали очень хорошие результаты, но когда их ввели людям, дофаминовые нейроны в основном засохли и не работали на восстановление нервов. Люди эволюционировали, чтобы быть более сложными и лучшими, чем животные, что отличает их от обычных животных и требует большего». Однако в реальности существует множество медицинских учреждений, которые берут большие деньги за клиническое лечение, когда эффективность нейральных стволовых клеток против неврологических заболеваний не является однозначной. Профессор Чжан считает эти действия крайне безответственными. «Нервная система человека очень сложна, и нервы в спинном мозге подобны пучку тонких нервов, составляющих телефонную линию, каждый из которых полезен и управляет соответствующей частью тела, повредите любой один нерв и эквивалент «телефонной линии» в одной области выйдет из строя.» Профессор Чжан сказал, что для восстановления такой сложной и комплексной системы аутологичное восстановление невозможно, и надежда на будущее возлагается на технологию генетически инкапсулированных стволовых клеток для восстановления поврежденных нервов, «но до этого еще далеко».
Хотя стволовые клетки принесли пользу человечеству, они также открыли ящик Пандоры, высвободив все виды неповиновения и вызовов жизни и этическому порядку.
Первые эмбриональные стволовые клетки, открытые учеными, были названы «универсальными клетками», способными дифференцироваться в множество различных клеток человека, что сулило радикальное излечение от многих современных заболеваний. Но эти стволовые клетки могут быть получены только из восьми клеток эмбриональной бластоцисты, любая из которых может вырасти в индивидуальную жизнь. Этично ли создавать жизнь, а затем уничтожать ее, чтобы получить эмбриональные стволовые клетки? Технология эмбриональных стволовых клеток вызывает много вопросов этического характера. В результате исследования и эксперименты с эмбриональными стволовыми клетками строго ограничены и регулируются во многих странах.
Поскольку стволовые клетки могут производить искусственные органы, возможно ли вырастить человеческое тело в лаборатории без репродукции? Директор Ю сказал: «Как и в случае с компьютером, бесполезно иметь чип и жесткий диск, но для его использования нужны операционная система и программное обеспечение. Теоретически возможно собрать человека в пробирке с помощью тканевой инженерии стволовых клеток, но полученный «продукт» вряд ли можно назвать «человеком», и потребуются сотни лет, чтобы придать ему человеческий интеллект и регуляторные системы. » По его мнению, это еще более долгий путь, чем исследование интеллектуальных роботов.
Продолжая размышлять о будущем, директор Ю считает, что если один человек может быть клонирован с помощью эмбриональных стволовых клеток, то тысячи людей могут быть клонированы, что, несомненно, станет катастрофой для человечества. «Клонированный человек и существующий человек — это два типа людей, которые не только будут конкурировать с людьми за ресурсы выживания на Земле, но и могут сформировать армию и вторгнуться на человеческие территории, а если клонированный человек скрестится с людьми, выведенными естественным путем, и произведет потомство, то это приведет к мутации всего человечества с невообразимыми последствиями».
Директор Чжэн Цюцзянь также выразил беспокойство по поводу будущего стволовых клеток: «Тот факт, что вы можете создавать любые органы, которые вам нужны, является наиболее привлекательным аспектом стволовых клеток, и я верю, что однажды мы сможем достичь этого шага технически, но вместе с этим придет влияние на общество, мораль и этику. Даже если это технически возможно, как эти клонированные люди будут идентифицировать себя и как они будут относиться к окружающим их людям? Если и настоящий человек, и «клон» вернутся домой, кого из них следует принять?». Режиссер Чжэн рисует антиутопический сценарий будущего.
Часто, когда Бог дает вам яблоко, он также подбрасывает вам дьявола. Манящее будущее и сопутствующие ему последствия не позволяют оставаться просто оптимистом в отношении «светлого будущего» стволовых клеток. Стволовые клетки могут быть ангелами, спасающими людей, а могут в одно мгновение превратиться в демонов желания. Поэтому кажется, что репликанты в голливудских фильмах «Звездные войны» и «Шестой день» — это не просто научная фантастика.