9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Мезенхімальні стовбурові клітини у ветеринарній медицині України: від експериментів до клініки

А.Й. Мазуркевич, доктор ветеринарних наук, професор

Викладені результати проведених в НУБіП України досліджень на тваринах із експериментально-змодельованими ушкодженнями тканин після застосування стовбурових клітин. Встановлено, що мезенхімальні стовбурові клітини в усіх випадках викликають відновлення патологічно змінених тканин. Інтенсивність відновлення залежить від виду та віку тварин-реципієнтів, виду мезенхімальних стовбурових клітин та їх характеру (алогенні, ксеногенні, диференційовані, недиференційовані), від способу їх застосування та дози. В порівнянні з традиційними методами лікування піддослідних тварин із експериментально змодельованими патологічними процесами (ушкодження шкіри, суглобового хряща, сухожилків, експериментальна гостра ниркова недостатність, хронічний токсичний гепатит) стовбурові клітини показали вищий ефект у кожному випадку.

Доведено, що алогенні стовбурові клітини, як і аутогенні, не вик - ликають імунної відповіді з боку організму тварин-реципієнтів, в той час як ксеногенні стовбурові клітини викликають проти себе імунну відповідь, що призводить до зниження їх біологічної активності. Встановлено, що цитогенетична однорідність стовбурових клітин в процесі.

їх культивування втрачається. Визначені перспективи подальших досліджень стовбурових клітин в НУБіП України.

Ключові слова: біологічна активність алогенних, ксеногенних стовбурових клітин, патологічно змінені тканини, активність репаративних процесів, імунна сумісність

Унікальна здатність мезенхімальних стовбурових клітин до роумінгу (проникнення) у місце розвитку патологічного процесу та до диференціації їх у спеціальні клітини тканин організму стимулюють інтерес науковців до проведення досліджень щодо їх позитивного впливу на активацію репаративних процесів в патологічно змінених тканинах.

В клініках гуманної та ветеринарної медицини багатьох країн світу досягнення науковців вже багато років впроваджуються в практику успішного лікування хворих навіть на практично невиліковні хвороби. В останні роки розширились дослідження стовбурових клітин із застосуванням біоінженерних методів. Розвиток досліджень в цьому напряму майже щодня приносить все нові повідомлення, які розкривають неймовірні можливості стовбурових клітин. Огляд доповідей наукової конференції "Стовбурові клітини і тканинна інженерія", яка відбулась у 2015 році в Данії. Огляд тематики доповідей конференції свідчить про підвищену увагу вчених до дослідження індукованих плюрипотентних стовбурових клітин, які відкривають величезні перспективи біоінженерії органів, лікування ряду важких захворювань, моделювання хвороб в експерименті. Працювало 6 секцій:

Клонування і репрограмування

Стовбурові клітини в лікуванні цукрового діабету

Банкування стовбурових клітин

Етичні питання дослідження стовбурових клітин

Біоінженерія та трансплантація

Тканинна інженерія та проектування органів

Регенеративна медицина

Так, автором Xianmin Zeng з Каліфорнії (США) представлені резуль - тати досліджень зі створення дофамінергічних нейронів із плюрипотент - них стовбурових клітин для потенційного застосування в лікуванні хворо - би Паркінсона.

Доктор Timothy Allsopp з дослідницького підрозділу компанії "Pfizer" представив проект створення Європейського банку плюрипотентних стовбурових клітин, за відкриття яких у 2012 р. вчені Джон Гердон і Сінья Яманака удостоєні Нобелівської премії. Тут варто зауважити, що в гуманній медицині клітини пуповинної крові вважаються найбільш перспективним біоматеріалом для отримання стовбурових клітин з індукованою плюрипотентністю, а індуковані плюрипотентні стовбурові клітини перспективні як з точки зору лікування різних захворювань і вирощування органів, так і моделювання хвороб в експерименті.

Доктор Kim Jensen з університету Копенгагена (Данія) розглянув роль стовбурових клітин-попередників епітелію тонкої кишки у розвитку злоякісних пухлин і можливі способи контролю поведінки цих клітин.

Дослідниками з Лондонського університетського коледжу та Інституту офтальмології (Великобританія) розглянуті нові методи лікування вікової макулярної дегенерації сітківки, що базуються на застосуванні стовбурових клітин, що відкриває необмежені можливості в лікуванні навіть вродженої сліпоти.

Доктор Ulrich Martin (Німеччина) представив підходи до застосуван - ня індукованих плюрипотентних стовбурових клітин в кардіології та висло - вив сподівання, що в найближчі кілька років ці піонерські методи лікуван - ня будуть впроваджені в клінічну практику.

Доктор Petter Bjцrquist з компанії "NovoHep AB" запропонував нову технологію біоінженерії органу, яка ґрунтується на засіюванні донорської децелюляризованої матриці власними стовбуровими клітинами пацієнта, що дозволяє перетворити алогенну тканину в аутологічну. Даний метод дозволяє вирішувати два завдання - отримати донорський біоматеріал та усунути необхідність імуносупресії після трансплантації. Розроблена технологія відкриває можливість створення тканинноінженерних органів, таких як нирки, печінка, підшлункова залоза, судини. Дослідники вже готуються до проведення першої фази клінічних досліджень тканинноінженерних вен.

Групою вчених з Данії, Швейцарії та Німеччини представлено технологію створення 3D-моделей підшлункової залози для потенційного застосування в лікуванні цукрового діабету.

Певні напрацювання, поки що досить скромні, має і вітчизняна галузь гуманної медицини, які з успіхом впроваджуються в практику клінічної діяльності.

У ветеринарній медицині вивчення можливостей застосування мезенхімальних стовбурових клітин (МСК) розпочалось на кафедрі фізіології, патофізіології та імунології тварин НУБіП України у 2005 р. за державної підтримки і продовжуються донині. Подібні дослідження в галузі ветеринарної медицини України донині проводяться лише в НУБіП України.

Тематика досліджень присвячена вивченню властивостей МСК залежно від видової їх приналежності, методів отримання, умов зберігання та способів застосування [1, 2]. За результатами вивчення біологічних особливостей МСК залежно від способу їх отримання, зберігання і культивування (В.В. Ковпак, 2010), доведена висока ефективність застосування МСК для відновлення у тварин експериментально ушкоджених шкіри (Ю.О. Харкевич, 2012) та хрящової поверхні суглобів (В.І. Журба, 2013). Крім того, вивчено вплив МСК на ефективність відновлення у тварин структури і функції паренхіматозних органів - нирок із експериментальною гострою нирковою недостатністю (О.Л. Бобось, 2013) та печінки у тварин із експериментальним хронічним токсичним гепатитом (Н.І. Кляп, 2014). Доведено, що застосування алогенних стовбурових клітин для лікування тварин дає такий же результат як і аутогенних, тобто, імунна відповідь з боку організму тварини-реципієнта на введення алогенних стовбурових клітин не проявляється [3].

Доведено, що залежно від умов культивування цитогенетична стабільність стовбурових клітин може бути порушеною, і тоді в культурі клітин збільшується кількість клітин із мутаціями, яка перевищує рівень спонтанного мутагенезу у ссавців. Це явище необхідно враховувати, застосовуючи МСК в клінічній практиці [4].

Показовим прикладом ефективності впливу МСК на відновлювальну здатність експериментально ушкоджених тканин може стати розміщений нижче рисунок, на якому зображено результати застосування МСК для відновлення експериментально ушкодженого суглобового хряща [5]. Показано, що на місці нанесення ушкодження залишається ледве поміт - ний знак. Гістологічні дослідження ділянки заживлення хряща показали, що дефект суглобового хряща повністю заповнений гіаліновою хрящовою тканиною з характерною гістологічною будовою для даного типу тканини. Всю площу тканини займає основна речовина гіалінового хряща, в якій знаходяться лакуни, що містять клітини хрящової тканини - хондробласти та хондроцити. Ззовні хрящ вкритий тонким шаром щільної волокнистої сполучної тканини - охрястям (рис. Б). В процесі дослідження біологічних особливостей МСК залежно від способу їх отримання нами вивчені, від - працьовані та встановлені умови виділення їх на різних етапах технічних регламентів (отримання біоптату чи аспірату, дезагрегація клітинної маси, центрифугування), відпрацьовані методи та умови культивування і зберігання, які забезпечують клітинам найвищу біологічну активність після введення в організм тварин-реципієнтів. Багаточисельними дослідження - ми доведено, що отримання клітинної культури належної чистоти та цитогенетичної однорідності, стерильності та високої біологічної активності, з високими позитивним результатами їх застосування у відновлювальній терапії можна забезпечити, дотримуючись необхідних умов роботи із клітинним матеріалом на всіх етапах - від його отримання і аж до застосування мезенхімальних стовбурових клітин.

А Б

Рис. Хрящова тканина суглоба через 45 діб після ушкодження хряща та нанесення МСК: А - загальний вигляд поверхні хряща; Б - гістоструктура ушкодженої ділянки. Автор Журба В.І.

Результати експериментальних досліджень показали переваги застосування мезенхімальних стовбурових клітин над існуючими традиційними методами лікування названих видів патології у лабораторних та дрібних домашніх тварин і на нинішньому етапі можуть бути використані як надійний, екологічно безпечний та нешкідливий альтернативний метод клітинної терапії дрібних домашніх та комунікативних тварин. Розпочато вивчення можливостей застосування засобів клітинної терапії для лікування продуктивних племінних та спортивних тварин.

За результатами досліджень захищено 6 кандидатських дисертацій; проводяться дослідження за темами 4 докторських та ще 3 кандидатських дисертацій. Результати публікуються у вітчизняних та зарубіжних наукових виданнях (більше 60 статей), захищені 14 патентами, увійшли до 2 методичних рекомендацій, затверджених науково-методичною радою Держветфітосанслужби України, представлені у монографії, а також навчальному посібнику для магістрів. Започаткована підготовка магістрів за програмою “Клітинні технології у ветеринарній медицині”.

Результати досліджень, отримані науковцями кафедри внаслідок глибоких цитологічних, гістологічних, біохімічних, імунологічних та інших досліджень, отримали позитивну оцінку широкої наукової громадськості. Попереду доклінічні та клінічні випробування, які планується провести спільно із клініцистами у 2016-2017 рр.

З клінічної точки зору неможливо переоцінити роль методів клітинної терапії у лікуванні хворих тварин. Поширення цих методів у вітчизняній ветеринарній медицині дасть можливість лікарям справлятись навіть із такими хворобами тварин, які до цього часу вважаються невиліковними. Заплановано створення в НУБіП України навчально-науково-виробничого центру клітинної регенеративної ветеринарної медицини, в складі якого має функціонувати кріобанк стовбурових клітин тваринного походження, лабораторія з отримання стовбурових клітин від тварин-донорів та оцінки якості клітинного матеріалу перед його застосуванням, клінічне відділення, віварій для утримання тварин-донорів тощо.

Основні завдання центру: отримання і зберігання достатньої кількості клітинного матеріалу для подальшого використання його з лікувальною метою; запровадження системи контролю за якістю і безпечністю використовуваного клітинного матеріалу з лікувальною метою; проведення спільно із клініками ветеринарної медицини м. Києва та інших міст науково-виробничих досліджень у сфері використання стовбурових клітин та інших видів клітинного матеріалу з лікувальною метою; проведення підготовки та підвищення кваліфікації науково-практичних фахівців в питаннях застосування засобів клітинної терапії у ветеринарній медицині, а також стовбурових клітин в біології.

Дуже важливим є проведення підготовки фахівців ветеринарної медицини для роботи з використанням засобів клітинної терапії, оскільки некомпетентність у використанні методів клітинної терапії може привести до прямо протилежних наслідків. В університеті є всі необхідні умови як для започаткування підготовки фахівців (навчання, підвищення кваліфікації тощо), так і для використання стовбурових клітин в клінічній практиці за науково обґрунтованими схемами і рекомендаціями.

Розширення досліджень стовбурових клітин лімітую перш за все низька озброєність наукових лабораторій сучасним обладнанням та відповідними матеріалами. Разом з тим позитивним є інтенсивний розвиток наукової думки, що вселяє надію на реалізацію клінічних вирішень нинішніх ідей, спрямованих на розробку найефективніших, екологічно чистих та безпечних засобів відновлення в організмі тварин структури і функції патологічно змінених тканин.

мезенхімальна стовбурова клітина ушкоджена тканина

Список літератури