Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) — это разновидность стволовых клеток, которые способны дифференцироваться в определенные типы клеток (т. е. являются мультипотентными), преимущественно мезодермального происхождения. Они имеют огромные перспективы для использования в регенеративной медицине. Поэтому физтехи подробно рассмотрели преимущества МСК, их недостатки, тонкости использования и применимость при конкретных болезнях и в доступной форме изложили состояние проблемы. Обзорная статья опубликована в журнале «Гены и клетки».
МСК — это клетки, обладающие широким дифференцировочным потенциалом, которые могут сами воспроизводить себя и превращаться в другие типы клеток нашего тела. Они относятся к стволовым клеткам, которые способствуют обновлению тканей и заменяют собой погибшие клетки. Благодаря этому их можно использовать в медицине.
Лечить с помощью МСК возможно по-разному: либо за счет самих таких клеток (или выращенных из них клеточных «заплаток»), либо благодаря полезным веществам, которые они выделяют,— это так называемые паракринные факторы. Ученые МФТИ активно исследуют, как именно МСК следует применять для лечения болезней и какие механизмы лежат в основе их эффективности. На сей раз они подробно рассмотрели состояние этой научной области и опубликовали обзор, руководствуясь собственным опытом работы и анализом многочисленных источников.
МСК вызывают высокий интерес как доступный инструмент терапии. Их ключевая роль в организме определяется не столько дифференцировкой (превращение в специализированные клетки), сколько мощными регуляторными свойствами — изменением состояния иммунитета, защитой от образования рубцов и гибели других клеток и т. д.
Авторы подчеркивают, что именно паракринные механизмы действия МСК способствуют лучшей интеграции в ткани по сравнению с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSC), которые получают с помощью репрограммирования (возвращения в эмбриональное состояние) более зрелых клеток. Разница в эффекте особенно велика при восстановлении миокарда после инфаркта.
Предложено множество вариантов терапии на основе МСК: с их помощью можно лечить болезни печени (такие как острая печеночная недостаточность), заболевания костей (остеоартрит и остеопороз), болезни нервной системы (болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз), заболевания сердца (сердечная недостаточность) и другие.
Рис. 1. Источники мезенхимальных стволовых клеток и многообразие секретируемых этими клетками факторов. Источник: журнал «Гены и клетки»
Ученые описали три ключевых подхода к терапии с помощью МСК: превращение их самих в нужные ткани, терапию с помощью выделяемых ими паракринных факторов и генетическую модификацию таких клеток.
Далее в обзоре рассмотрены положительные и отрицательные стороны использования МСК применительно к сердечно-сосудистым патологиям. При этом особое внимание уделено их паракринным эффектам. Подчеркнуто, что МСК обладают способностью снижать избыточную активность иммунной системы, подавляя воспаление. Это особенно важно как для лечения последствий инфаркта, так и для замедления развития атеросклероза.
Более того, МСК выделяют специальные сигнальные вещества, которые стимулируют рост новых кровеносных сосудов там, где сердце повреждено. В результате к его пострадавшим участкам поступает больше крови и кислорода, что способствует восстановлению тканей.
Далее, поскольку МСК вызывают менее выраженную реакцию иммунной системы за счет иммуносупрессивных свойств, такие клетки реже вызывают реакцию отторжения. Это делает возможным применение у широкого круга пациентов.
Несмотря на перечисленные плюсы, у МСК есть и серьезные ограничения, которые нельзя обойти вниманием. Это, в частности, короткий срок жизни таких стволовых клеток. В результате введенные МСК не приживаются или погибают в сердце слишком быстро. К счастью, такой недостаток можно обойти, используя не сами клетки, а только выделяемые ими вещества.
С другой стороны, неизвестно универсальных протоколов лечения на основе МСК. Врачи пока не знают клинически оптимальной дозировки клеточной терапии и лучший метод их введения, так как реакции разных пациентов сильно варьируются. Необходимы дальнейшие исследования для стандартизации протоколов и разработки персонализированной терапии.
Рис. 2. Различные способы усиления паракринного эффекта мезенхимальных стволовых клеток с помощью тканевой инженерии. Источник: журнал «Гены и клетки»
Кроме того, имеются и потенциальные риски безопасности применения МСК. Например, они могут стимулировать рост сосудов, тем самым ускоряя развитие опухолей. Также есть опасения, связанные с возможными генетическими изменениями клеток при их подготовке в лаборатории. Эти риски требуют дальнейшего тщательного изучения.
Наконец, существует также проблема качества клеток. МСК должны многократно делиться в условиях культуры. Однако слишком долгое размножение (более семи-восьми циклов) приводит к потере их лечебных свойств — клеточному старению. Хотя оптимально пересаживать клетки после каждых трех-четырех циклов, во многих исследованиях эта информация не указывается или используются старые клетки. Это ставит под сомнение их качество.
В то же время исследования показали, что для восстановления тканей МСК часто работают лучше, чем искусственно созданные стволовые клетки (iPSC). Они умеют создавать вокруг себя правильную среду, помогая организму залечивать повреждения естественным путем.
«Наше исследование подчеркивает ключевую роль паракринных эффектов мезенхимальных стволовых клеток (МСК) в качестве высокоэффективного и одного из наиболее безопасных инструментов регенеративной медицины.
Проанализированные нами данные демонстрируют, что терапевтический потенциал МСК в значительной степени реализуется через их секретом, способствующий регенерации тканей, подавлению воспалительных процессов и уменьшению фиброза. Также возможно целенаправленно усилить эти эффекты за счет модуляции клеточного микроокружения с применением субстратов для культивирования и трансплантации клеток.
Это открывает перспективы для разработки новых, более эффективных клеточных продуктов. В настоящее время 12 продуктов на основе МСК уже прошли регистрацию в различных странах, что подтверждает их клиническую значимость»,— подчеркнула Елена Турчанинова, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Научная публикация: Алхатиб Р., Турчанинова Е. А., Кононова Д. В., Робустова С. Д., Долгодворова А. А., Цвелая В. А., & Агладзе К. И.; Паракринные эффекты мезенхимальных клеток: перспективы развития; Гены и клетки, 20(3), 178–193 (2025); DOI: https://doi.org/10.17816/gc642935.
