ГУ НЦАГіП РАМН; Центр клітинної і генної терапії, Покровський банк стовбурових клітин, «КріоЦентр Харків»; Інститут відновлювальної медицини, м Київ
Протягом більш ніж 10 років активно вивчаються можливості використання стовбурових клітин (СК) в лікуванні різних захворювань у людини [3]. Недавні клінічні дослідження [33] показали, що СК можуть використовуватися для аутологічної і алогенної трансплантації при лікуванні ряду солідних пухлин, наприклад карциноми яєчників. Виявлено високий терапевтичний потенціал стовбурових клітин пуповинної крові (СКПК), які можуть використовуватися в клітинної терапії злоякісних і спадкових захворювань [14]. Стало можливим застосування СК в пренатальної трансплантації для лікування вродженої патології плода [14].
СК є неспеціалізовані клітини, які можуть диференціюватися в більш зрілі з придбанням в процесі диференціювання спеціалізованих функцій. У людини СК ідентифіковані у внутрішньому клітинному шарі ембріона на стадії бластоцисти - ембріональні стовбурові клітини (ЕСК), в деяких тканинах плода - фетальні стовбурові клітини (ФСК), в пуповині, плаценті, а також в кістковому мозку - мезенхімальні стовбурові клітини (МСК) і диференційованих тканинах - соматичні стовбурові клітини (ССК). У деяких органах СК, можуть бути джерелом одного і більше типів клітин (для прикладу СК нервової тканини може диференціюватися в нейрони головного мозку, гліальні клітини і астроцити). Подібна трансформація СК називається «пластичністю» [2, 5]. Загальною характеристикою для всіх СК, незалежно від походження і джерела виділення є те, що вони володіють трьома загальними властивостями: здатність до самопідтримки протягом тривалого часу; відсутність будь-яких тканеспеціфічних маркерів, відповідальних за виконання спеціальних функцій; здатність до диференціювання в будь-спеціалізовані клітини [1, 3].
У людини гематопоетичні стовбурові клітини (ГСК) характеризуються здатністю до самовідновлення, що забезпечує їх тривале виживання зі здатністю до диференціювання в функціонально активні клітини лімфо- міелодного ряду [33]. ГСК мають характерну для цього типу ієрархічну організацію [34]. В даний час в клінічній практиці застосовуються алогенна (пухлини кровотворної тканини, аплазія кісткового мозку, імунодефіцитні стани, хвороби накопичення, гемоглобінопатії) і аутологичная (гострі лейкози, мієлома, лімфопроліферативні захворювання, пухлини яєчників і молочної залози, герменатівноклеточние пухлини, аутоімунні захворювання) трансплантації CD34 + СК [33].
Застосування клітинних технологій в онкогінекології.
Рак яєчників вкрай агресивну захворювання, що супроводжується появою ранньої симптоматики, швидкою прогресією, що приводить до перитонеального метастазування і несприятливим прогнозом для пацієнтів. Рак яєчників і раніше є основною причиною смерті пацієнтів із злоякісними пухлинами жіночої репродуктивної системи [23, 27]. У деяких пацієнтів з III-IV стадіями розвитку пухлини спостерігаються виражена резистентність до хіміотерапії, що в свою чергу призводить до безконтрольного зростання пухлини [32]. При раку яєчників, більшістю рандомізованих досліджень доведено, що хіміотерапія високими дозами протипухлинних препаратів без супутньої трансплантації СК, призводить до посилення токсичності і знижує поріг виживання. Комбіноване використання хіміопрепаратів та СК забезпечує найкращий терапевтичний ефект при раку яєчників [22]. Культивовані ex vivo прогеніторні клітини периферичної крові можуть бути джерелом підтримки гематопоезу при нейтропенії, що виникла на тлі застосування високих доз хіміопрепаратів [30]. Дослідження, проведені в експерименті на мавпах показують, що використання ex vivo культивованих прогеніторних клітин периферичної крові, може значно знижувати, а в деяких випадках повністю блокувати розвиток нейтропенії після тотального опромінення тіла тварини в летальної дози [6]. У цих тварин моделях [6, 45], CD34 + прогеніторні клітини периферичної крові культивувалися протягом 10 днів в середовищі містить recombinant human stem cell factor (rhSCF), recombinant human granulocyte colonystimulating factor (rhG-CSF) і recombinant human megakaryocyte growth and development factor (PEG-rhMGDF). Схожі дослідження виконувалися [30] на пацієнтах страждали на рак молочної залози і отримували хіміотерапію в високих дозах. Ці дослідження продемонстрували, що прогеніторні клітини периферичної крові, отримані від пацієнтів з раком молочної залози, культивовані ex vivo в присутності факторів зазначених вище, можуть бути успішно трансплантіровани після терапії високими дозами хіміопрепаратів.
Повідомляється про перший випадок успішної вагітності після курсу хіміотерапії в високих дозах з приводу раку яєчників. Молодій жінці страждала карциномою яєчника з метастазами на фоні лікування карбоплатином (carboplatinum) і таксолом (taxol) проводилась трансплантація ГСК. Вагітність закінчилася народженням здорової дитини у встановлені терміни [41]. Джерелом СК для даного виду комбінованої протиракової терапії служить кістковий мозок, що було переконливо продемонстровано в раніше виконаних дослідженнях [13, 44, 50].
Для деяких видів злоякісних пухлин використання хірургічних методів лікування, хіміо- та радіотерапії не призводить до бажаного терапевтичного ефекту [20]. З цієї причини в даний час активно проводяться дослідження, де вивчаються взаємодії між імунною системою і пухлинами, основною метою проведених робіт є виявлення можливих біологічних механізмів, застосування яких в клінічній практиці дозволить елімінувати пухлинні клітини, які експресують імуногенні антигени на своїх поверхнях. Відомо, що прогресія пухлинного росту контролюється імунними механізмами, пухлинні клітини в свою чергу можуть використовувати деякі біологічні механізми, що дозволяють уникати контролю з боку імунної системи [20], такі як секреція імуносупресивних факторів, поява резистентних клонів пухлинних клітин, індукція іммунотолерантності.
Дендритичні клітини найбільш ефективні клітини імунної системи, що представляють антиген до Т-лімфоцитів (хелперів / цитотоксическим). Останнім часом дендрітіческіе клітини використовуються для порушення пухлина-індукованої толерантності до специфічних цитотоксичних Т-клітин. Різні експериментальні і клінічні дані демонструють можливість застосування дендрітіческіе клітин як індукторів захисної та терапевтичної протипухлинного імунітету [26, 39, 40]. Часткова пухлинна регресія спостерігалася у пацієнтів з не-Ходжскінскімі лімфоми і меланому після застосування дендрітіческіе клітин культивованих у присутності очищених пухлинних антигенів або лизатов пухлинних клітин [33]. Дендритичні клітини можуть бути отримані шляхом диференціювання з ГСК або моноцитів периферичної крові [28].
Дослідження і клінічне застосування протоколів вакцинації дендрітіческіе клітинами відкривають нові перспективи для розвитку ефективних иммунотерапевтических підходів в лікуванні злоякісних пухлин в гінекології [33].
Пуповинна кров як джерело стовбурових клітин: від банкірованія до клітинної терапії.
Трансплантація ГСК або МСК є сучасним підходом в лікуванні великого числа злоякісних і незлоякісних станів. Незважаючи на триваючі удосконалення, даний вид терапії має ряд обмежень: повна сумісність з донором по HLA системі можлива тільки в 1/3 всіх випадків трансплантації, висока токсичність.
Плацентарна (пуповинна) кров містить велику кількість ГСК [12, 14, 25]. Використання пуповинної крові в якості джерела ГСК в порівнянні з клітинами, отриманими з кісткового мозку має ряд значних переваг:
- безпечна, неінвазивна процедура отримання СК;
- необмежена кількість потенційних донорів (включаючи малі етнічні групи);
- низький ризик наявності цитомегаловірусної інфекції.
У порівнянні з кістковим мозком дорослої людини, як свідчать отримані до цього часу дані, пуповинна кров містить велику кількість примітивних ГСК мають високий проліферативний потенціал. На відміну від СК отриманих з інших джерел, ГСК виділені з пуповинної крові здатні підтримувати гемопоез in vivo, що дозволяє використовувати дану популяцію клітин для генетичних маніпуляцій та генної терапії.
МСК, що містяться в пуповинної крові, мають виражений гематопоетичних і адіпогенних / остеогенним потенціалом диференціювання [16, 17]. Перша успішна трансплантація пуповинної крові була виконана в 1988 році дитині з анемією Фанконі [21]. До теперішнього часу в усьому світі вироблено більше 3000 успішних трансплантацій пуповинної крові. Близько 35% пацієнтів із злоякісними новоутвореннями, які потребують трансплантації СК, не мають HLA-сумісних донорів кісткового мозку. З цієї причини активно розроблялися і розробляються протоколи отримання і культивування СКПК [11, 18, 24, 35, 51].
Існують 2 основні методи забору пуповинної крові - in utero / закритий (до народження плаценти) і ex utero / відкритий (після народження плаценти). Обидва ці методи мають як переваги, так і недоліки. Який з цих методів отримання пуповинної крові є більш оптимальним - не вирішення питання [43]. Раніше проведені рандомізовані дослідження показали, що закритий метод збору СКПК значно краще, так як дозволяє отримати більший обсяг крові і більше число клітин [15, 46]. Існує дуже багато акушерських факторів, антенатальних і перинатальних станів, які впливають на процес збору пуповинної крові [15, 42].
Пуповинна кров, як джерело алогенних ГСК може бути використана для лікування пухлин системи крові, солідних пухлин, включаючи злоякісні пухлини яєчників і молочної залози [29, 30].
Участь стовбурових клітин плоду в периферичному кровообігу материнського організму.
Добре відомо, що плід і плацента взаємодіють з організмом матері шляхом продукції біохімічних і гормональних компонентів. Особливу увагу привертає феномен клітинного обміну між плодом і організмом матері, який відбувається через плацентарний бар'єр під час вагітності. У цьому обміні беруть участь СК плода, які можуть утворювати мікрохімери в материнському організмі і брати активну участь в механізмах тканинної репарації різних материнських органів. Доведено, що СК беруть участь в системі кровообігу між плодом і матір'ю, можуть використовуватися для неінвазивної генетичної діагностики захворювань плода [9, 10]. Так, наприклад, в крові матері присутні різні типи клітин плоду:
- клітини трофобласта: полінуклеарних клітини, що несуть на свій поверхні специфічні антигени. Ці клітини є фрагментами трофобласта (цито- і синцитіотрофобласту), які відокремлюються від плацентарної тканини і надходять в кровотік материнського організму;
- лімфоїдні клітини: мононуклеарние клітини здатні бути присутнім десятиліттями в материнському кістковому мозку і периферичної крові, що зберігаються після першої вагітності. Ці клітини можуть виявлятися навіть через 30 років після народження дитини і продовжують продукувати нові дочірні клітини, однакові з клітинами плода;
- еритроїдні клітини: включаючи, клітини-попередники, які експресують різні антигени;
- ГСК: дана популяція клітин відіграє важливу роль в індукції і подальшому підтримці імунної толерантності материнського організму до плоду протягом всієї вагітності.
Є дані, що свідчать про надходження ФСК в кровотік материнського організму і подальшої їх диференціюванням в фолікули щитовидної залози матері [8, 10]. Також було продемонстровано, що СК плода надходять в тканину аденоми щитовидної залози матері з наміром надати «терапевтичний вплив» на пухлинну тканину. Схожий феномен спостерігався і при хронічному гепатиті C [8].
Клітинна терапія стовбуровими клітинами в пренатальному періоді
Вперше алогенна трансплантація СК людському плоду була успішно виконана в 1988 році. З тих пір більше 30 схожих процедур було проведено плодам в період вагітності від 12 до 28 тижнів [48]. У 50% випадків у плодів з імунодефіцитними станами (була потрібна корекція Т-клітинного імунітету) були отримані позитивні результати. У плодів з таласемією або вродженими метаболічними порушеннями результати не були настільки успішними [49].
Терапевтичні перспективи пренатальної трансплантації СК полягають у використанні ГСК при імунодефіцитних станах, таласемії і хворобах обміну; трансплантації МСК при захворюваннях м'язової тканини і патології кісток; in utero генної терапії [52, 36].
Дослідження останніх років показали наявність СК в ендометрії людини. Ендометрій людини містить малі популяції епітеліальних (0.22%) і стромальних (1.25%) клітин, які демонструють in vitro особливості властиві СК, включаючи клоногенних активність, вивчається роль ендометріальних СК в розвитку і перебігу проліферативних захворювань ендометрія, таких як, ендометріоз, гіперплазія ендометрію, рак ендометрія [19]. Виявлено здатність МСК кісткового мозку трансформуватися в клітини ендометрія [47]. Дане відкриття дозволило використовувати трансплантацію МСК кісткового мозку для лікування патології ендометрія [47].
Таким чином, сучасна медицина впритул підійшла до застосування СК в акушерській та гінекологічній практиці, подальше вивчення цих можливостей є перспективним напрямком регенеративної медицини.