Российское образование мирового класса!

Цель Проекта 5-100 – максимизация конкурентной позиции группы ведущих российских университетов на глобальном рынке образовательных услуг и исследовательских программ.

СМИ о проекте


Борьба с раком и COVID-19: ученые делают ставку на стволовые клетки

15 октября 2020 года
Автор: РИА Новости
Фото: Shutterstock
Источник: РИА Новости

Выращивание новых органов, редактирование генов, полное излечение от самых тяжелых заболеваний. Ученые ищут новые способы решить эти задачи за счет изучения стволовых клеток, хотя вокруг этичности этих исследований ведется широкая дискуссия. По последним данным, средства на основе стволовых клеток могут также помочь в борьбе против COVID-19; препарат, который был использован для лечения президента США Дональда Трампа, был разработан с их помощью. О том, какие новые уникальные возможности может дать человеку медицинское применение стволовых клеток, рассказали ученые из российских университетов, входящих в Проект "5-100".

Стволовые клетки – что это такое?

Ученые придумали понятие "стволовая клетка", чтобы объяснить, почему многоклеточные живые организмы, которые постоянно теряют те или иные клетки, например, защитный слой кожи, продолжают жить и сохраняют один и тот же внешний вид.

Стволовые клетки – это универсальный строительный материал, который организм использует для самообновления. Они существуют в организме на любой стадии его развития, могут делиться и размножаться, оставаясь неизменными. В необходимый момент они могут при делении изменить свою программу и создавать другие, новые, специализированные типы клеток, например, крови и различных органов, заменяя старые, отслужившие свой срок.

Теорию стволовой клетки и идею того, что из нее могут развиваться специализированные потомки, объяснил на примере клеток крови в 1909 году российский ученый Александр Максимов. В 1981 году американские ученые экспериментально доказали существование эмбриональных стволовых клеток на примере мыши.

Стволовые клетки можно разделить на три большие категории в зависимости от их происхождения: эмбриональные (получают из плаценты), фетальные (их берут из материалов плода после аборта), постнатальные (клетки взрослого организма). 
Аналоги эмбриональных стволовых клеток могут дать человеку шанс на искусственную регенерацию и излечения от тяжелых болезней. Можно полностью вылечить человека от рака, если выделить у него так называемые опухоль-ассоциированные Т-клетки, модифицировать их и вернуть обратно. T-клетки – это главное оружие организма, они выделяются из лейкоцитов в костном мозге и обеспечивают распознавание и уничтожение клеток, несущих чужеродные антигены.

Преодоление врожденных генетических дефектов

Аналоги Т-клеток сегодня стало возможным получать благодаря результатам большого проекта ученых Московского физико-технического института (МФТИ) и их коллег из университета Гуанчжоу (Китай) и Гарвардского университета (США).

Также с помощью аналогов стволовых клеток ученые МФТИ и Национального медицинского исследовательский центр эндокринологии Минздрава России разрабатывают способ лечения для больных с генетическими дефектами, вызывающими дисфункцию коры надпочечников. Это тяжелое заболевание проявляется с первых недель после рождения и представляет серьезную угрозу жизни ребенка.Ученые МФТИ для решения этой проблемы придумали "починить" нефункциональный геном с помощью его редактирования. В процессе низкоинвазивной, лапароскопической операции, в организм пациента доставляется система редактирования гена.

Сегодня исследования ведутся на лабораторных мышах, однако для полного решения задачи нужно провести эксперименты с человеческим геномом. Здесь, по словам ученых, возможны два варианта – создание мышей с человеческим локусом или работа с редактированием системы in vitro (в пробирке).

Ускорить рост и уменьшить затраты

Стволовые клетки обладают потенциалом для использования в тканевой инженерии, при создании тканей и органов для трансплантации. Среди последних достижений ученых — выращенные из стволовых клеток миниатюрное человеческое сердце, модель мозга эмбриона, пищевод.

Исследователи из Балтийского федерального университета (БФУ) им. Канта занимаются созданием нейронов из постнатальных стволовых клеток для трансплантации при травмах спинного мозга, повреждениях нервной ткани и нейродегенеративных заболеваний.

Сегодня для стимулирования дифференциации стволовых нейрональных клеток ученые добавляют в клеточную среду факторы роста и ферменты. По мнению специалистов, это довольно дорогой метод, который требует долгого времени для дифференциации стволовых клеток.

Для стимуляции роста клеток ученые разрабатывают так называемые композитные мультиферроики – магнитные частицы, разведенные в биосовместимой пьезополимерной матрице. Такие композиты обладают выраженной взаимосвязью магнитных и электрических свойств.

"Мы планируем использовать новый материал как активную подложку для культивирования биологических объектов, и оказывать на них необходимые стимулирующие воздействия с использованием магнитных и электрических полей. Этот способ может дать более эффективный результат по сравнению с одиночными полями", – сообщил РИА Новости старший научный сотрудник БФУ Абдулкарим Амиров.

Индивидуальный подбор противоопухолевой терапии

Постнатальные стволовые клетки, взятые у конкретного человека, можно использовать для создания индивидуальных методов диагностики онкологических заболеваний и для первичного скрининга веществ, обладающих противоопухолевой активностью.

По словам специалистов, стволовые клетки не только представляют собой универсальный "строительный материал" клеток крови и органов, но также поддерживают в организме рост и жизнеспособность злокачественных опухолей, делают их устойчивыми к химиотерапевтическим препаратам, что сильно усложняет процесс терапии. Перед врачами и учеными остро стоит задача поиска наиболее эффективных методов лечения, которые могли бы преодолеть эти барьеры.

Сегодня фармацевтическая промышленность активно использует в основном двухмерные модели in vitro – то есть клетки, растущие на плоской поверхности. Причем, чаще всего используется только один тип опухолевых клеток. Однако двумерные модели не учитывают естественную трехмерную архитектуру опухоли, сложные межклеточные взаимодействия и, как следствие, не могут дать объективных результатов.

Ученые во всем мире работают над новыми моделями опухолевых заболеваний, которые варьируют от относительно простых 3D агрегатов опухолевых клеток (сфероиды) и кусочков опухолей (органоиды), до сложных технологий органов-на-чипе.В научно-клиническом центре прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) проводятся разработки специальных тест-систем. Они основаны на совместном культивировании стволовых, опухолевых и иммунных клеток с добавлением специального внеклеточного матрикса для того, чтобы клетки существовали в трехмерной среде, напоминающей естественные опухолевые ткани организма.

Разработка позволяет эффективно получать трехмерные тканеподобные структуры, схожие с опухолью в организме, а также моделировать процессы метастазирования и формирования лекарственной устойчивости "в пробирке".

Материал подготовлен в рамках "Проекта 5-100". Задача проекта – предоставление государственной поддержки ведущим университетам Российской Федерации в целях повышения их конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.

Оригинал статьи: https://ria.ru/20201015/stvolovye-kletki-1579834630.html