1.4.7. Клетки крови пуповины

Клетки крови пуповины характеризуются низкой иммуногенностью, доступностью, простотой и безопасностью получения, способностью выдерживать длительное хранение. Мононуклеарные клетки крови пуповины (мононуклеарные ККП) содержат чрезвычайно гетерогенную смесь стволовых гемопоэтических, стволовых мезенхимных, прогениторных эндотелиальных клеток и других клеточных предшественников.

Кроме того, мононуклеарные ККП содержат небольшую долю негематопоэтических мультипотентных стволовых клеток, отрицательных по CD34, экспрессирующих белок SSEA-4, характерный для эмбриональных стволовых клеток, и транскрипционные факторы OCT4, SOX2 и NANOG, являющиеся маркерами плюрипотентных клеток. Экспериментально доказана способность этих клеток дифференцироваться в клеточные типы из всех трех зародышевых слоев. Присутствие различных популяций стволовых клеток является уникальным свойством мононуклеарных ККП, отличающим ее от периферической крови.

Фракцию гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) из пуповинной крови определяют по экспрессии определенных поверхностных антигенов - CD133, CD34 и CD45, характерных для различных стадий созревания мононуклеарных ККП. Такие гемопоэтические стволовые клетки могут быть индуцированы in vitro в эритроциты, мегакариоциты и моноциты (Ali et al. 2012).

Мезенхимные стволовые клетки, выделяемые из ККП, имеют высокую степень морфологической и молекулярной гомологии с МСК костного мозга и периферической крови, включая отсутствие поверхностных гематопоэтических антигенов. Но в отличие от мезенхимных стволовых клеток костного мозга мезенхимные стволовые клетки пуповинной крови обладают большей способностью к размножению ex vivo, более высокой скоростью пролиферации и низкой иммуногенностью (Lavoie et al. 2013). Мезенхимные стволовые клетки из пуповинной крови обычно выделяют путем отрицательной селекции по гемопоэтическим маркерам CD133, CD34 и CD45. Очищенные мезенхимные стволовые клетки пуповинной крови были успешно дифференцированы in vitro в остеогенные, хондрогенные, нейральные и гепатогенные линии (Ali et al. 2012).

Помимо возможного замещения поврежденных олигодендроцитов и нейронов, мезенхимные стволовые клетки играют важную поддерживающую роль при терапии травмы спинного мозга посредством иммунорегуляции, экспрессии ростовых факторов и цитокинов, улучшения васкуляризации и сохранности ткани, подавления кавитации. ККП человека рассматриваются как источник стволовых и прогениторных клеток взамен клеток костного мозга для трансплантаций при посттравматических и постишемических дефектах нервной ткани, а также для лечения нейродегенеративных заболеваний (d'Alessandro et al. 2010, Roh et al. 2012).

Ограничением использования мезенхимных стволовых клеток в клинике в настоящее время является малый объем мезенхимных и прогениторных клеток в одной дозе пуповинной крови. Поэтому значительные усилия сейчас направлены на разработку эффективных методов размножения ККП и выделения фракции незрелых CD 133 и CD34- положительных гемопоэтических клеток из исходной пуповинной крови. Более зрелые - прогениторные и дифференцированные - клетки пуповинной крови, в отличие от CD133+/CD34+-клеток, экспрессируют существенно более узкий спектр белковых факторов, а фенотип их может не соответствовать целевой ткани (d'Alessandro et al. 2010).

Культивируя гемопоэтические CD133+/CD34+ клетки в среде с определенным набором ростовых факторов можно заставить их усиленно пролиферировать и дифференцироваться в нужном направлении. Описаны успешные опыты по превращению мононуклеарных ККП в нейральные стволовые клетки в условиях повышенной экспрессии факторов транскрипции Sox2/c-Myc (Giorgetti et al. 2012), и индукции плюрипотентности в мононуклеарных КПП, трансдуцированных лентивирусом с генной конструкцией Oct4/Klf4/Sox2/c-Myc (Wang et al. 2013). Полученные плюрипотентные клетки при подкожном введении мышам дифференцировались во все три типа эмбриональной ткани.

Исследования индуцированной плюрипотентности и трансдифференцировки гемопоэтических ККП находятся еще в самом начале развития. Большинство исследований по терапевтическому применению мононуклеарные ККП при травме спинного мозга выполнено без выделения особых линий стволовых клеток.

Введенные в кровоток, мононуклеарные ККП мигрируют и накапливаются в поврежденном участке мозга. При травме спинного мозга введение клеток крови пуповины человека в кровоток угнетает воспалительную реакцию, оказывает нейротрофическое влияние, стимулирует неоваскуляризацию (Chen et al. 2008, 2013), снижает экспрессию проапоптозных генов и поддерживает выживание нейронов (Dasari et al., 2009, 2008). На модели травмы спинного мозга собаки показана возможность клеток крови пуповины человека усиливать ремиелинизацию за счёт образования миелиновых оболочек периферического типа (Lee et al. 2011). При гемисекции у крыс трансплантация CD34+ мононуклеарные ККП приводит к улучшению двигательных функций (Kaner et al. 2010).

Трансплантированные в зону повреждения сразу после контузионной травмы спинного мозга у крыс недифференцированные мононуклеарные ККП человека в условиях иммуносуппрессии выживали в течение как минимум шести недель и способствовали более успешному восстановлению функций по сравнению с контролем, не влияя, впрочем, на размеры патологической полости (Rodrigues et al. 2012). Установлено, что трансплантация мононуклеарных ККП и CD34+-клеток в спинной мозг не приводит к их дифференцировке в нейральные или глиальные клетки, несмотря на значительные функциональные улучшения (Rodrigues et al. 2012, Ning et al. 2013, Park et al., 2011, Chua et al. 2010).

В качестве механизма положительного влияния гемопоэтических стволовых клеток при ТСМ рассматривают ослабление инфаркта ткани и апоптоза (Park et al. 2011), секрецию тромбопоэтина и интерлейкина-11, цитокинов, важных для выживания и дифференцировки эндогенных нейральных прогениторных клеток (Rodrigues et al. 2012, Chua et al. 2010).

При трансплантации CD34+ клеток наблюдается усиление экспрессии факторов VEGF и GDNF, что способствует выживанию старых и образованию новых сосудов, улучшая сохранность ткани и восстановление функций. В пользу этой интерпретации говорит также то, что более полное восстановление функций происходило при трансплантации мононуклеарных ККП в острой фазе травмы (немедленное введение), чем спустя шесть дней, хотя в первом случае выживала лишь небольшая часть введенных клеток (Ning et al. 2013). Установлено, что спонтанное восстановление сосудистой сети после травмы спинного мозга начинается через три-четыре дня после травмы. По- видимому, введение клеток в острой фазе способствует более раннему и полному восстановлению сосудистой сети и спасает нейральные клетки от апоптоза, нормализуя их питание и дыхание.

Примеры клинических испытаний пока немногочисленны и касаются, главным образом, мезенхимных стволовых клеток из костного мозга. Описан случай успешного использования мезенхимных стволовых клеток из пуповинной крови для лечения пациента с переломом позвоночника на уровне L1 (Ichim et al. 2010). Положительные по CD34 ККП вводили интратекально на 5, 8 и 14 месяце после травмы. Сообщается о восстановлении функции мышц, кишечника и сексуальной способности без серьезных побочных эффектов.

Женщине 37 лет с травмой позвоночника вводили очищенные мезенхимные стволовые клетки из пуповинной крови в область травмы. Через шесть месяцев отмечено улучшение чувствительности и подвижности нижних конечностей (Kang et al. 2005). Недавно опубликованы результаты клинических испытаний, проведенных в Китае на 22 пациентах с травмой спинного мозга (Liu et al.

2013). Всем вводили по 1х106 мезенхимные стволовые клетки из ткани пуповины интратекально раз в неделю на протяжении месяца. Из 16 пациентов с неполной травмой улучшение достигнуто у 13. Отмечается восстановление в той или иной мере двигательной или сенсорной функции или сразу обеих, функции кишечника и мочевого пузыря. У 6 пациентов с полным нарушением целостности спинного иозга улучшений не отмечено. Пациентов наблюдали от 3 месяцев до 3 лет. В течение этого срока не отмечено серьезных осложнений или ухудшения достигнутых показателей.

Таким образом, анализ данных литературы по клеточной терапии при травме спинного мозга свидетельствует о возможности улучшения результатов нейрорегенерации.

В этом отношении исследованы результаты трансплантации различных клеточных типов, у каждого имеются свои достоинства и недостатки. Помимо научных, клиническое применение накладывает собственные ограничения, главными из которых являются онкогенная безопасность, HLA-совместимость, широкая доступность и малоинвазивность забора клеточного материала у доноров. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют мононуклеарные ККП. При темпах роста населения Земли порядка 140 млн в год, пуповинная кровь становится наиболее обильным источником стволовых клеток.

В то время как мировые запасы мезенхимных стволовых клеток из костного мозга в банках крови перестали увеличиваться с 1998 года, депозиты пуповинной крови демонстрируют экспоненциальный рост (d’Alessandro et al. 2010). Совершенствование методов выделения специализированных фракций стволовых клеток и индукции плюрипотентности может сделать мононуклеарные ККП реальной альтернативой стволовым клеткам из других источников. Подобная перспектива делает актуальным дальнейшее углубленное изучение терапевтических подходов на основе клеток крови пуповины.

Экспериментальные работы на модели повреждения головного и спинного мозга подготовили базу для внедрения трансплантации гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) в российскую клиническую практику. Длительный опыт применения трансплантации гемопоэтических стволовых клеток в онкогематологии показывает не только безопасность данной методики, но и реальные преимущества перед трансплантацией других видов стволовых клеток.

Только для гемопоэтических стволовых клеток имеются проверенные в течение длительного времени методы забора, культивирования и длительного хранения, широко применяемые в клинической практике. В то же время клинический опыт применения трансплантации гемопоэтических стволовых клеток при травме спинного мозга почти отсутствует (Зайцев и др. 2007).

Назад | Оглавление | Вперед

Дата публикации (обновления): 10 февраля 2017 г. 13:57

.

	Жизнь после травмы спинного мозга