CC BY
267
ОБЗОРЫ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ОНКОЛОГИИ
О.В. Кокорев1, Н.В. Чердынцева1, К.В. Зайцев2, С.В. Волгушев2
ГУ НИИ онкологии Томского научного центра СО РАМН1 «Банк стволовых клеток», г. Томск2
Достижения молекулярной и клеточной биологии создали научный базис для развития клеточных технологий и необходимые предпосылки для их внедрения в клиническую практику. В настоящее время методы клеточной терапии применяются в лечении широкого спектра заболеваний, включая сердечнососудистые, онкологические, гематологические, аутоиммунные, неврологические и др. [28]. При этом следует отметить, что дистанция между фундаментальными открытиями экспериментальной биологии и их внедрением в клинику огромна, и для ее сокращения требуются существенные финансовые вложения и научный потенциал, разработка нормативно-правовой базы для реализации результатов исследований в медицинскую практику. Одним из наиболее приоритетных направлений применения стволовых клеток (СК), прошедших путь от экспериментальных работ до клинического внедрения, является использование кроветворных СК для лечения больных со злокачественными новообразованиями.
В настоящем обзоре кратко изложены общие современные представления о стволовых клетках и приведены данные об их использовании в терапии злокачественных новообразований.
Стволовые клетки (СК) - это клетки, способные самореплицироваться неопределенный период времени, равный жизни организма. Они обладают тремя принципиально важными свойствами: способностью к самообновлению, возможностью дифференцироваться в различные типы зрелых клеток и поддержанием стабильности пула стволовых клеток. При этом самообновление, в отличие от общего термина «пролиферация», подразумевает в результате деления материнской клетки обязательное появление хотя бы одной дочерней стволовой клетки с тем же потенциа-
лом развития. Стволовые клетки обладают специальными механизмами, позволяющими задерживать старение и предотвращать апоптоз [4].
В последние годы вопрос о стволовых клетках приобрел особую актуальность в медицине в связи с целым рядом фундаментальных открытий, касающихся их природы и свойств. Во-первых, было показано, что стволовые клетки из бластоцисты (эмбриональные СК, существующие краткий период времени на самых ранних стадиях онтогенеза) обладают способностью дифференцироваться в направлении зрелых клеток практически любой ткани и могут дать начало полноценному организму [48]. Во-вторых, выявлено, что наряду с четко детектируемыми в кроветворных органах СК, которые могут дифференцироваться во все зрелые клеточные элементы крови, практически во всех остальных, не гемопоэтических, тканях существуют клетки, обладающие «стволовостью», т.е. являющиеся клетками-предшественниками для зрелых элементов соответствующей ткани [47, 58]. Все эти так называемые «взрослые» (соматические, региональные) СК необходимы для обновления и регенерации кроветворной и соединительной тканей, а также других, в том числе нервных, клеток в постэмбри-ональном периоде онтогенеза [8]. И, наконец, принципиально важными являются сведения о том, что все СК способны дифференцироваться в определенных условиях при воздействии на них специфических факторов в зрелые клеточные элементы других, не родственных их обычному местопребыванию тканей, т.е. обладают высокой пластичностью [32, 61].
Таким образом, можно четко обозначить следующие функциональные характеристики СК:
1. Пролиферация - способность к самоподдер-жанию на всех дифференцировочных стадиях.
O.B. KOKOPEB, H.B. ЧEPДЫHЦEBA, K.B. ЗAЙЦEB, C.B. BOnrywEB
2. Миграция - способность выходить из депо и циркулировать в биологических жидкостях организма.
3. Хоминг - способность самостоятельно находить свое специфическое место для репарации или построения ткани.
4. Дифференцировка - созревание в клеточные элементы, характеризующие тканевую специфичность.
5. Пластичность - дифференцировка при миграции в другие органы и ткани в специфические для них клеточные элементы [В].
Возможность длительного роста СК вне организма (в клеточной культуре in vitro) делает реальной перспективу манипулирования этими клетками посредством применения колониестимулирующих, ростовых и дифференцировочных факторов с целью выращивания специфических тканей [18].
Мощным стимулом к изучению свойств стволовых клеток является перспектива их клинического использования в качестве источника для клеточной и генной терапии. Благодаря достижениям клеточной биологии в последние десятилетия создались серьезные научные и практические предпосылки для развития новой области трансплантологии - клеточной трансплантации. Клеточная трансплантация имеет ряд преимуществ по сравнению с органной: метод позволяет преодолеть острый дефицит донорских органов и высокую себестоимость их трансплантации, опасность развития осложнений, сопутствующих «большой» хирургии, а также чрезвычайно высокий процент инвалидизации и гибели больных от хронических заболеваний жизненно важных органов, дает возможность обеспечить медицинской помощью большее число больных, а также отказаться от применения иммуносупрессивных препаратов [1В, 19, 22].
В основе клеточной терапии (хирургии) лежат механизмы восстановления поврежденного органа через активацию процессов регенерации и репарации ткани посредством введения стволовых клеток и их специализированных потомков. При этом появляется возможность возмещения отсутствующих клонов специализированных клеток в поврежденных органах, увеличения пула функционирующих клеток, а также активизации в сохранившихся клетках органа собственного резерва регенерации и пролиферации [3, 15].
Как уже отмечалось выше, единственной областью медицины, в которой использование СК прошло все этапы от экспериментального изучения до широкого эффективного клинического применения и где термин «стволовая клетка» употребляется на протяжении 30 лет, является онкология, в первую очередь
онкогематология. Впервые экспериментальные данные о возможности использования гемопоэтических СК (ГСК) для восстановления гемопоэза, полностью подавленного ионизирующим излучением, были получены Lorenz et al. в 1951 г.
В последние годы в онкологии наблюдается интенсивный прогресс, связанный с революционными открытиями в молекулярной и клеточной биологии, которые касаются выявления онкогенов, опухолесупрессорных генов, пептидных факторов роста, а также ключевых механизмов генной и клеточной регуляции
[50]. Возможности использования клеточных технологий на основе современных достижений науки расширяют арсенал приемов воздействия на опухолевый процесс. В настоящее время, по мнению К.П. Хансона и др. (2004), основными направлениями использования подобных методов в онкологии являются вакцинотерапия, генная терапия, применение ингибиторов ангиогенеза, ингибиторов сигнальной трансдукции, использование моноклональных антител для направленного воздействия на опухоль. Другим направлением применения клеточных технологий в онкологии является использование гемопоэтических и мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в качестве заместительной клеточной терапии, в первую очередь для лечения миело- и лимфопролиферативных заболеваний и коррекции кроветворения и иммунодефи-цитных состояний после химио- и радиотерапии больных с солидными новообразованиями, при этом особо следует отметить, что высокодозная химиотерапия (ВДХТ) злокачественных опухолей стала возможной лишь в сочетании с трансплантацией стволовых клеток периферической крови.
Разнообразие источников стволовых клеток обусловливает разнообразие клинических эффектов и возможностей применения СК для лечения онкобольных
[51]. В 70-80-х гг. XX века основным источником гемопоэтических стволовых клеток являлся гистосов-местимый костный мозг (КМ), в лучшем случае -аутологичный [49]. В настоящее время накоплен большой опыт лечения различных форм лейкозов, аплас-тических анемий и ряда других тяжелых заболеваний системы крови с помощью трансплантации костного мозга, свидетельствующий о возможности во многих случаях добиваться радикального излечения больных [27, 69]. Однако у данного источника СК есть свои недостатки: осуществление пересадок костного мозга связано со значительными трудностями в подборе подходящего по антигенам гистосовместимости донора, необходимостью тестирования материала на контаминацию инфекционными возбудителями. Еже-
годная потребность в трансплантации ГСК различного вида в нашей стране составляет 6000-7000 трансплантаций, при этом в России очень мало совместимых родственных доноров, и только у 50-60 % пациентов возможно нахождение неродственного донора в международных регистрах. В стране зарегистрировано около 20 центров, из них лишь треть входит в европейскую базу данных костномозговых трансплантаций. В последние годы в России организованы мультицентровые исследования в области терапии лейкозов. Неотъемлемой частью прогресса в области трансплантации СК является расширение международного сотрудничества [2].
Трансплантация аутологичного костного мозга является более перспективной, так как его можно получать неоднократно, нет необходимости дорогостоящего подбора донора, для его применения нет этических и законодательных запретов, при этом виртуально он может генерировать все типы тканей, наряду с этим имеется огромный опыт использования его в клинической практике. Однако при аутологичной трансплантации костного мозга у онкологических больных существует опасность контаминации трансплантата опухолевыми клетками и появления рецидивов, что существенно может повлиять на исход заболевания [45].
В этом плане более безопасны СК из периферической крови, особенно при использовании ХТ перед взятием крови для трансплантации. С развитием методов мобилизации и сепарации стволовых клеток периферической крови (ПСК) [57, 68] данный источник стал занимать лидирующее место благодаря целому ряду существенных преимуществ [39]:
1) забор ПСК осуществляется без проведения общей анестезии, вне операционного блока;
2) методика забора ПСК применима для больных, у которых в силу тех или иных причин эксфузия КМ невыполнима (опухоли таза, облучение таза);
3) можно повторять забор ПСК многократно, после каждого курса стандартной ХТ и получать количество ПСК, позволяющее осуществить несколько последовательных курсов клеточной терапии;
4) применение ПСК для аутотрансплантации позволяет достоверно ускорить восстановление кроветворения по сравнению с использованием КМ в среднем на 7-9 дней, уменьшить риск инфекционных осложнений и сократить пребывание больного в стационаре;
5) риск контаминации материала опухолевыми клетками существенно ниже, чем при использовании КМ.
Недостатками данного метода являются дороговизна необходимого клеточного сортера и рекомбинант-
ных факторов мобилизации (колониестимулирующие факторы) стволовых клеток костного мозга, а также несовершенство методов сортировки, т.к. до сих пор не найден единственный специфичный маркер стволовых клеток. В последние годы предложен метод для позитивной селекции СБ34 положительных клеток-предшественников из периферической крови для ал-логенной или аутологичной трансплантации, так как клинические исследования у больных раком молочной железы, множественной миеломой и низкодифференцированной лимфомой показали, что контаминация опухолевыми клетками при этом снижается многократно. Кроме этого, существенно уменьшается число Т-лимфоцитов, что снижает риск и выраженность реакции трансплантат против хозяина (РТПХ) при аллогенной трансплантации [68]. Необходимы рандомизированные клинические исследования для доказательной оценки эффективности как алло- так и аутологичной трансплантации СБ34 позитивных ПСК у больных с различными локализациями опухолей.
В последние годы широкое развитие получила идея трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, извлеченных из пуповинной или плацентарной крови человека (ПК). Первая в мире трансплантация ПК была выполнена более 13 лет назад ребенку с анемией Фанкони [34]. С тех пор произведено уже более 1500 таких пересадок больным с самыми различными заболеваниями опухолевой (лейкозы, лимфомы, солидные опухоли) и неопухолевой (врожденные иммунодефициты, анемии, болезни, связанные с нарушением обмена веществ) природы [42, 52]. Поскольку лимфоидные клетки пуповинной крови менее иммунореактивны, частичная несовместимость по антигенам НЬЛ-системы при трансплантации гемопоэтических клеток допустима, а выраженная реакция трансплантат против хозяина встречается реже, чем при трансплантации костного мозга [26]. При этом приживаемость трансплантата пуповинной крови не ниже, чем у костного мозга, даже при использовании меньшего числа вводимых клеток, поскольку СК пуповинной крови обладают более высоким пролиферативным и дифференцировочным потенциалом [34, 48].
Преимущества плацентарной или пуповинной крови как источника СК заключаются в следующем [1]:
1) не подвергается риску здоровье матери и ребенка (донора), не требуется общая анестезия при сборе ПК;
2) возможно использование не полностью совместимых по НЬЛ системе (от 1 до 3 антигенов) трансплантатов [21];
3) значительно снижается риск передачи некоторых латентных инфекций, передаваемых трансмиссивным путем;
4) появляется недорогая форма биологического страхования жизни в связи с возможностью использовать клетки пуповинной крови в качестве аутологичного трансплантата.
В качестве недостатков ПК можно рассматривать существенно более низкое содержание СК, чем в КМ, при этом вопрос об оптимальном количестве трансплантируемых клеток пуповинной крови, необходимых для приживления в организме реципиента, до сих пор окончательно не решен. Однако следует отметить, что появились дорогостоящие технологии, позволяющие увеличить количество стволовых клеток пуповинной крови [34].
Есть сведения о клинической эффективности использования трансплантации СК родственной ПК у детей с гемобластозами, при этом более высокие показатели выживаемости наблюдались у больных детей более раннего возраста (1-5 лет), при ранней постановке диагноза заболевания, при введении адекватного количества ядросодержащих клеток и при наличии серонегативного результата анализа на ЦМВ у реципиентов [22, 29].
Один из наиболее распространенных видов применения стволовых клеток в онкологии - восстановление гемопоэза у больных после радио- и химиотерапии в связи с длительной, порой необратимой аплазией костного мозга, что служит преградой на пути дальнейшей эскалации доз и интенсификации лечения. Возможность быстро и полноценно восстанавливать популяцию полипотентных клеток путем трансплантации стволовых клеток позволила преодолеть это препятствие и значительно интенсифицировать терапию [14, 56, 66]. В настоящее время трансплантация ГСК позволяет эффективно и быстро восстанавливать систему крови при проведении высокодозной химиотерапии (ВДХТ) после введения цитостатиков в дозах, превышающих стандартные в 2-50 раз [10, 45]. Трансплантированные ГСК в течение нескольких дней мигрируют в кроветворные области костного мозга, интегрируются в строму и проходят весь путь диф-ференцировки до зрелых клеточных элементов, полностью восстанавливая кроветворение. Без введения ГСК применение высоких доз цитостатиков приводит к очень длительной (в течение нескольких месяцев и даже лет) депрессии кроветворения, вследствие чего большинство пациентов погибают от инфекционных
и геморрагических осложнений [50]. ВДХТ с поддержкой трансплантацией ГСК позволяет преодолеть лекарственную резистентность опухолевых клеток и добиться излечения или продления жизни пациентов, практически не имеющих шансов при проведении стандартной терапии [25]. Высокая клиническая эффективность этого подхода показана при лечении больных лейкозами, лимфомами, лимфогранулематозом, раком яичка, миеломной болезнью и др. [7, 64]. Широкое распространение получило восстановление поврежденного гемопоэза посредством аутологичных стволовых клеток. Аутотрансплантация не приводит к осложнениям, связанным с иммунологической несовместимостью, что обусловило ее приоритет в качестве консолидирующего, завершающего этапа во многих программах лечения опухолей с неблагоприятным прогнозом в 70-80-е годы. Однако, как уже упоминалось выше, остается вероятность контаминации костно-мозгового трансплантата опухолевыми клетками, что требует усовершенствования методов клеточной сепарации [50].
Существенное значение для развития методов заместительной терапии имеет использование в качестве трансплантационного материала эмбриональных стволовых клеток человека, полученных из бластоцист, а также стволовых клеток и клеток-предшественников, выделенных из эмбрионов и фетусов [26]. Эти клетки, характеризующиеся высоким пролиферативным потенциалом in vitro, обладают способностью к диффе-ренцировке практически в любые клетки органов и тканей человека на всех этапах постнатального онтогенеза [17]. По данным Ю.А. Гриневич с соавт. [5], включение трансплантации клеток эмбриональной печени (КЭП) в основную схему лечения больных раком шейки и тела матки привело к повышению показателей 6месячной безрецидивной выживаемости, а также общей 2-летней выживаемости на 18 % и 3-4-летней - на 16,7 %. Имеющиеся в литературе экспериментальные и первые клинические результаты свидетельствуют о широком спектре положительных эффектов трансплантации КЭП в организме реципиента-опухолено-сителя. Особенно перспективным метод может оказаться для профилактики рецидивов и метастазов, являющихся основной причиной летальности после хирургического и комбинированного лечения онкологических больных. Есть отдельные сведения о противоопухолевой активности фетальных клеток, ее связывают со стимулирующим влиянием этих клеток на систему иммунитета [9]. Однако следует особо от-
метить, что использование фетального материала для получения стволовых клеток имеет этические и правовые ограничения в различных странах.
На рубеже XX-XXI веков появились разработки, свидетельствующие о возможной эффективности реакции трансплантат-против-опухоли, как способа лечения злокачественных новообразований. Впервые этот феномен описала группа исследователей Национального института здоровья США в 1994 г. при лечении метастатического рака почки. Исследовательские протоколы созданы для лечения и других солидных опухолей, резистентных к стандартной терапии, включая рак молочной железы, простаты, печени, поджелудочной железы, пищевода, толстой кишки, яичников и меланому [13, 16, 30, 35, 40].
Прямая корреляция между острой и хронической реакцией трансплантат-против-хозяина и снижением частоты рецидивов лейкозов в клинической практике была впервые описана P. Weiden et al. [67]. Эффект трансплантат-против-опухоли (ТПО), аналогичный эффекту трансплантат-против-лейкоза (ТПЛ), также был описан сначала в эксперименте у мышей со спонтанной саркомой M. Horowitz et al. (1990) [37], а затем и в клинике у больных раком молочной железы [65]. Роль иммуноопосредованного механизма эффекта ТПЛ при трансплантации ГСК в дальнейшем была подтверждена наблюдениями, согласно которым рецидивы, возникшие на фоне иммуносупрессивной терапии циклоспорином А, купировались при ее отмене [3 6]. Было установлено также, что частота рецидивов уменьшалась у пациентов, получавших сниженные дозы циклоспорина [31]. Все эти данные свидетельствуют о том, что при аллогенной трансплантации ГСК иммунокомпетентные донорские Т-лимфо-циты могут реагировать против остаточных опухолевых клеток. На основании этого возникло предположение, что инфузии донорских аллогенных лимфоцитов в посттрансплантационном периоде можно использовать для лечения или профилактики рецидивов у пациентов с высоким риском их появления [53]. Первая успешная инфузия донорских лимфоцитов (ИДЛ) была выполнена у двухлетнего ребенка с острым пре-В- лимфобластным лейкозом в Иерусалиме в 1986 г. [65]. Лечение ИДЛ сопряжено с определенными осложнениями в виде РТПХ, которая встречается у 60 % пациентов, однако у 40 % из них она не является клинически значимой, что наиболее часто отмечается у пациентов, которым была выполнена ИДЛ в период минимальной остаточной болезни,
когда требуются меньшие дозы донорских лимфоцитов. Этот факт подтверждает независимость эффекта ТПЛ от РТПХ [59]. Последующие клинические данные продемонстрировали возможность получения эффекта ТПЛ при инфузии малой дозы донорских Т-лимфо -цитов (100 тыс. Т-клеток на 1 кг массы тела больного). При необходимости доза Т-клеток может быть увеличена в несколько раз с интервалом в 2-4 нед [59].
Результаты экспериментальных и клинических исследований показали, что аллореактивные естественные киллерные клетки, а также моноциты и макрофаги оказывают противоопухолевый эффект ТПЛ и ТПО, не зависимый от экспрессии антигенов гистосовместимости [54, 60].
В последнее время были разработаны новые подходы к радикальному лечению злокачественных новообразований, при которых основная роль самой трансплантации заключается в индукции взаимной толерантности Т-клеток донора и реципиента, что и обеспечивает стабильное приживление донорских Т-лимфоцитов. Используемая при этом предтрансп-лантационная терапия является немиелоаблативной, но достаточно иммуносупрессивной, чтобы обеспечить толерантность клеток донора и реципиента [33]. Согласно экспериментальным данным, при немиелоаблативной аллогенной трансплантации гемопоэ-тические стволовые клетки реципиента «накладывают вето» на аллореактивность донорских лимфоцитов против клеток хозяина, в то же время донорские гемопоэтические клетки «сдерживают» активность оставшихся после режима кондиционирования аллоре-активных клеток хозяина. Таким образом, возникает билатеральная трансплантационная толерантность, или, иначе говоря, смешанный химеризм [35, 43, 46].
Как свидетельствуют литературные данные [13, 34], трансплантация стволовых клеток с индукцией реакции трансплантат-против-опухоли используется в нескольких вариантах, таких как:
1) инфузия донорских лимфоцитов после высо-кодозной химиотерапии с трансплантацией ГСК;
2) лимфоаблативное кондиционирование в преи/или посттрансплантационном периоде;
3) иммуносупрессивная терапия и введение опухолеспецифических цитотоксических агентов;
4) высокодозная химиотерапия для уменьшения массы опухолевых клеток с последующей немиелоаблативной трансплантацией стволовых клеток (НТСК) с целью эрадикации минимальной остаточной болезни. Во всех этих вариантах НТСК является
платформой, необходимой для последующей адаптивной клеточно-опосредованной иммунотерапии [55].
Немиелоаблативный режим кондиционирования позволяет значительно снизить риск осложнений в посттрансплантационном периоде, в том числе связанных с токсичностью препаратов, угрожающих жизни [38, 60, 63]. Такие осложнения, как мукозит, фебрильная нейтропения, тяжелая веноокклюзионная болезнь, интерстициальная пневмония, полиорганная недостаточность, редко встречаются при НТСК. Этот метод лечения помогает также уменьшить частоту поздних посттрансплантационных осложнений, которые особенно характерны для высокодозной химио-лучевой терапии у пациентов молодого и детского возраста: нарушение роста, полового созревания, стерильность [41, 51]. Проведение НТСК возможно и лицам среднего и пожилого возраста, у которых из-за нарушений функции органов и систем, а также высокой вероятности тяжелой РТПХ часто противопоказана миелоаблативная трансплантация. По данным
Э.И. Подольцевой, проспективное наблюдение за пациентами после НТСК в течение длительного периода подтвердило полное и безопасное замещение гемопоэза пациента донорским, повышение показателей общей выживаемости пациентов, а также снижение частоты рецидивов заболевания [12].
Эффективность реакции трансплантат-против-опухоли зависит, во-первых, от количества трансплантируемых донорских гемопоэтических клеток, во-вторых, от биологических особенностей клеток опухолевого клона—наличия антигенов-мишеней на их мембране, скорости деления клеток, появления дополнительных субклонов. По данным В.Г. Савченко [15], эффективная реакция трансплантат-против-опухоли возникает в тех случаях, когда имеет место высокая степень донорского химеризма (более 80 %) или малый объем опухолевой массы на фоне смешанного химеризма. R. Childs et al. [30, 31] показали, что НТСК может быть эффективной в элиминации опухолевых клеток метастатической почечно-клеточной карциномы, в том числе у пациентов, резистентных ко всем известным противоопухолевым методам лечения.
Несмотря на уже имеющийся положительный опыт, необходимы крупномасштабные рандомизированные исследования для получения четких доказательств преимущества НТГСК, а также разработка методов, максимально повышающих противоопухолевый ответ и снижающих риск РТПХ [13]. В настоящее время странами Евросоюза выполняется програм-
ма «Аллостем» («AlloStem»), которая направлена на оптимизацию имеющихся методических подходов, усиление противоопухолевого воздействия аллогенных ГСК и снижение неблагоприятного воздействия на здоровые органы и ткани. От Российской Федерации в этой программе участвуют Институт иммунологии РАМН и РОНЦ РАМН. Для оптимизации метода аллогенной трансплантации Г СК планируется создать базу специфичных антигенов опухоли, способных активировать Т-лимфоциты и NK-клетки. С использованием технологии клонирования можно выделить различные клоны Т-клеток, в том числе и цитотоксические лимфоциты, которые распознают и уничтожают только опухолевые клетки. Для снижения риска развития реакции трансплантат-против-хозяина в программе предусмотрена точная идентификация субпопуляций клеток, отвечающих за развитие этой реакции, с последующей разработкой методов их удаления из трансплантата и организма реципиента [16, 62].
Одним из перспективных направлений применения стволовых клеток в онкологии является реконструктивно-восстановительное лечение. Клеточная и тканевая инженерия на основе фундаментальных открытий клеточной и молекулярной биологии, достижений в сфере биотехнологий, химии полимеров интенсивно и плодотворно развивается. В мировой практике создание биоматериалов и их применение в медицине всегда были одними из актуальных вопросов. В настоящее время в связи с фундаментальными достижениями клеточной биологии, многие НИИ в России и за рубежом испытывают и применяют в практике огромное количество биоимплантатов самых разнообразных конструкций и структур [6].
Клеточная инженерия основывается на выделении определенного типа клеток, перепрограммировании или придании им in vitro с помощью различных факторов или генетических конструкций специфических свойств и введении их в организм больного (пример - «обучение» дендритных клеток при вакцинотерапии). Тканевая инженерия - формирование культурально-инженерным путем на основе биоматериалов и определенного спектра клеток биоконструкции, необходимой для репарации ткани, и интеграция ее в организм пациента, при осуществлении специфического лечения (пример - кожные имплантаты) [12]. Актуальным и обещающим направлением является создание искусственных органов - биосистем или биоконструкций, которые полностью или частично замещают функции поврежденного органа (пример - искусственная печень) [23].
Перспективным оказалось открытие феномена широкой пластичности мезенхимальных (стромаль-ных) стволовых клеток (МСК), которые являются основой для восстановления и обновления различных типов соединительной ткани в постэмбриональном периоде. Они способны дифференцироваться в клетки костной, хрящевой, мышечной, жировой и нервной тканей и представляют удобный потенциальный источник для использования в терапевтических целях. Появились первые сведения об их клинической апробации для замещения хрящевой и костной ткани [20]. Существенным преимуществом МСК является возможность из ограниченного материала (ткань, костный мозга, периферическая кровь) получить начальную культуру собственных клеток пациента для их размножения и приготовления достаточного количества клеточного трансплантата, при этом пациент защищен от контаминации инфекционными агентами. В случае использования аллогенных МСК необходим качественный лабораторный контроль для исключения инфицирования реципиента.
На текущий момент достигнуты определенные успехи в исследовании и применении для заместительной терапии стволовых клеток костного мозга, кожи, сосудистого эндотелия, печени, поджелудочной железы и клеток нервной системы [11, 19]. Бурно развиваются отечественные исследования по изучению способности эмбриональных стволовых клеток и кле-ток-предшественников к дифференцировке в различные типы соматических клеток. Следует отметить, что уровень отечественных научных разработок в ряде областей использования стволовых клеток для клеточной заместительной терапии не отстает от зарубежных достижений, о чем свидетельствуют материалы конференции «Биология стволовых клеток», прошедшей в октябре 2004 г. в Институте цитологии РАН Санкт-Петербурга. В ряде институтов России получены культуры стволовых клеток млекопитающих и человека, ведутся исследования, направленные на изучение возможности трансформации этих клеток в различные тканевые популяции, включая миобласты, кар-диомиоциты, нервные и глиальные клетки, под действием традиционно используемых и новых, предложенных отечественными исследователями, индукторов направленной дифференцировки стволовых клеток.
Экономически развитые страны мира (США, Великобритания) начали осуществление новых программ по проблеме «Стволовая клетка». В нашей стране президиум РАМН 29 мая 2002 г. утвердил отрасле-
вую программу «Новые клеточные технологии - медицине». По онкологической тематике в данной программе участвуют 3 института: РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, МНИОИ им. П. А. Герцена М3, НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова М3 и СР.
Выше уже упоминалось, что метод трансплантации СК не лишен потенциальных побочных эффектов, связанных с возможностью контаминации инфекционными агентами в случае использования аллоген-ного материала и опасностью переноса опухолетран-сформированных клеток [44]. Серьезные опасения вызывает тот факт, что интенсивно проводимые в настоящее время клинические исследования по использованию СК в различных областях медицины часто не имеют достаточного научного обоснования и соответствующего клинического контроля. Клеточные, если это клеточные препараты, должны быть стандартизованы по целому ряду параметров, обладать определенным спектром функциональных характеристик, иметь лабораторное подтверждение отсутствия контаминации инфекционными агентами.
Следует отметить, что причинами отставания отечественных исследований по проблеме стволовых клеток от современного уровня аналогичных зарубежных разработок в этой области служит отсутствие целевого финансирования, низкий уровень кооперации специалистов разных профилей, необходимых для более эффективной разработки этой проблемы, отсутствие соответствующей адекватной национальной инфраструктуры, а также нормативно-правовой и этической базы для реализации результатов фундаментальных исследований в клинической практике [20, 24].
Важным условием успешного внедрения трансплантационной терапии является создание банков собственных СК для каждого пациента. При возникновении экстренной ситуации, угрожающей жизни (тяжелые травмы, инфаркт миокарда, инсульт, опухолевые заболевания и т.д.), человек, имеющий собственные СК в криобанке, может всегда ими воспользоваться и вернуть себя к жизни [14].
В заключение необходимо сказать, что эффективное развитие клеточных технологий - это начальный этап развития нового современного подхода к лечению многих заболеваний. Изучение стволовых клеток во всех аспектах, как фундаментальных, так и прикладных, представляется крайне актуальной научной проблемой, решение которой способно совершить качественный прорыв в медицине уже в ближайшем будущем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдулкадыров К.М.. Романенко Н.А., Старков Н.Н. Получение и клиническое применение периферических гемопоэтических стволовых клеток из пуповинной крови // Вопросы онкологии. 2000. Т. 46, № 5. C. 513-520.
2. Афанасьев Б.В. Текущее состояние и перспективы развития трансплантации стволовых гемопоэтических клеток в России // Биотехнология и онкология. СПб., 2005. С. 148.
3. Берсенев А.В. Трансплантация клеток эмбриональной печени и стволовых клеток костного мозга для коррекции дислипидемии и ранних стадий атерогенеза: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2003.
4. Васильев Н.В., Чердынцева Н.В., Коляда Т.Н. Иммунная система при повышенном онкологическом риске и злокачественном росте. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2005. 308 с.
5. Гриневич Ю.А., Храновская Н.Н., Бендюг Г.Д. Влияние клеток эмбриональной печени на естественную противоопухолевую резистентность организма // Иммунология. 2003. № 3. С. 153-157.
6. Гюнтер В.Э. Биосовместимые материалы и имплантаты с памятью формы // Материалы международной конференции. Томск, 2004.
7. Давыдов М.Н., Барышников Л.Н., Жуков Н.В. и др. Клеточные технологии в терапии злокачественных новообразований // Вестник РАМН. 2004. № 9. С. 55-58.
8. Козлов В.А., Труфакин В.А., Карпов Р.С. Стволовые клетки: действительность, проблемы, перспективы // Вестник РАМН. 2004. № 9. С. 32-40.
9. Кокорев О.В. Противоопухолевое действие трансплантатов фетальных клеток на пористом носителе из никелида титана: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2000.
10. Огородникова Е.В., Мелкова К.Н., Мхеидзе Д.М. Гемотрансфузионная поддержка при высокодозной химиотерапии с трансплантацией аутологичных гемопоэтических клеток // Российский онкологический журнал. 2003. № 1. С. 53-54.
11. Пальцев М.А. Введение в молекулярную медицину. М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2004. 496 с.
12. Подольцева Э.Н. Реакция «трансплантат против опухоли» - перспективный метод иммунотерапии злокачественных новообразований // Практическая онкология. 2003. Т. 4, № 3. С. 175-181.
13. Птушкин В.В., Чимишкян К.Л., Жуков Н.В. и др. Применение мабтеры (ритуксимаба) у больных с рефрактерным течением В-клеточных лимфом, получающих высокодоз-ную химиотерапию с аутологичной трансплантацией клеток-предшественниц гемопоэза // Терапевтический архив. 2003. Т. 75, № 1. С. 1-8.
14. Репин B.C., Сухих Г.Т. Медицинская клеточная биология. М.: РАМН, 1998. 200 с.
15. Савченко В.Г. Реакция трансплантат против лейкоза // Вестник РАМН. 2004. № 9. С. 61-70.
16. Селиванов Е.А., Беляков Н.А., Сериков В.Б., Абдулкадыров К.М. Реальность и проблемы использования стволовых клеток в клинической практике // Вестник РАМН. 2004. № 9. С. 48-55.
17. Сухих Г.Т. Трансплантация фетальных клеток в медицине: настоящее и будущее // БЭБМ. 1998. Прил. 1. 138 с.
18. Шахов В.П., Дамбаев Г.Ц., Зайцев К.В. Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей.
Томск: STT, 2004. 386 с.
19. Шумаков В.Н., Блюмкин В.Н., Скалецкий Н.Н. Трансплантация островковых клеток поджелудочной железы. М.: Канон, 1995, 384 с.
20. Ярыгин В.Н. Тканевые клеточные системы - основа биомедицинских клеточных технологий нового поколения: контуры идеологии // Вестник РАМН. 2004. № 9. С. 12-18.
21. Almici C., Carbo-Stella C., Mangoni L. et al. Biologic and phenotypic analisis of early hematopoietic progenitor cells in umbilical cord blood // Blood. 1997. Vol.90, № 10. P. 339b.
22. Ann M. Faresea, Thomas J. MacVittiea, Lorin Roskosb, Richard B. Stead. Hematopoietic Recovery Following Autologous Bone Marrow Transplantation in a Nonhuman Primate: Effect of Variation in Treatment Schedule with PEG-rHuMGDF // Stem Cells. 2003. Vol. 21. P. 79-89.
23. An D. Billiau, Sabine Fevery, Omer Rutgeerts et al. Crucial role of timing of donor lymphocyte infusion in generating dissociated graft-versus-host and graft-versus-leukemia responses in mice receiving allogeneic bone marrow transplants // Blood.
2002. Vol. 100, № 5. P. 1894-1902ю
24. Anne C. Armstrong, David Eaton, Joanne C. Ewing. Cellular immunotherapy for cancer // BMJ. 2001. Vol. 323. P. 1289-1293.
25. Anthony Child, Gareth J. Morgan, Faith E. Davies. High-Dose Chemotherapy with Hematopoietic Stem-Cell Rescue for Multiple Myeloma // New Engl. J. Med. Vol. 348. P. 18751883.
26. Arcese W., Aversa F., Bandini G. et al. Clinical use of allogeneic hematopoietic stem cells from sources other than bone marrow // Haematologica. 1998. Vol. 83, № 2. P. 159-182.
27. Bacigalupo A., Van Lint M.T., Occhini D. et al. Increased risk of leukemia relapse with high dose cyclosporine A after allogeneic marrow transplantation for acute leukemia // Blood. 1991. Vol. 77. P. 1423.
28. Catherine M. Verfaillie, Martin F. Pera, Peter M. Lansdorp Stem Cells: Hype and Reality // Hematology. 2002. P. 369-391.
29. Carella A.M., Cbamplin R.N., Slavin S. et al. «Mini-allografts»: ongoing trials in humans // Bone Marrow Transplant.
2000. Vol. 25, № 4. P. 345-350.
30. Childs R.W., Clave L., Tisdale J. et al. Successful treatment of metastatic renal cell carcinoma with a non-myeloablative allogeneic peripheral-blood progenitor-cell transplant: evidence for a graft-versus-tumor effect // J. Clin. Oncol. 1999. Vol.17. P. 2044-2050.
31. Childs R.W., Cbemq F.F., Contentin N. et al. Regression of metastatic renal-cell carcinoma after nonmyeloablative allogeneic peripheral-blood stem-cell transplantation // New Engl. J. Med. 2000. Vol. 14, № 343(11). P. 750-758.
32. Corey Cutler, Joseph H. Antin. Peripheral Blood Stem Cells for Allogeneic Transplantation: A Review // Stem Cells. Vol. 19, № 2. P. 108-117.
33. David G. Maloney, Brenda M. Sandmaier, Stephen Mackinnon et al. Non-Myeloablative Transplantation // Hematology, 2002. Vol. 25, № 4. P. 345-350.
34. Gluckman E., Rocha V, Chastang С. Cord blood banking and transplant in Europ. Eurocord // Bone Marrow Transplant. 1998. Vol. 22, Suppl. 1. S. 68-74.
35. Gorin N.C. Autologous Stem Cell Transplantation in Acute Lymphocytic Leukemia // Stem Cells. 2002. Vol. 20. P. 3-10.
36. Higano C.S., Brixey M., Briant E.M. Durable complete remission of acute nonlymphocytic leukemia associated with discontinuation of immunosupression following relapse after
allogenic bone marrow transplantation. A case report of a probable graft-versus-leukemia effect // Transfusion. 1990. Vol. 50. P. 175-178.
37. Horowitz M., Gale R.P., Sondel P.M. et al. Graft-versus-leukemia reactions after bone marrow transplantation // Blood. 1990. Vol. 75. P. 555-563.
38. Faresea Ann M., Thomas J. MacVittiea, Lorin Roskosb, Richard B. Stead. Hematopoietic Recovery Following Autologous Bone Marrow Transplantation in a Nonhuman Primate: Effect of Variation in Treatment Schedule with PEG-rHuMGDF // Stem Cells. 2003. Vol. 21. P 79-89.
39. Francis J. Giles, Armand Keating, Anthony H. Goldstone. Myeloid Leukemia // Hematology. 2002. P. 73-110.
40. Edward A. Stadtmauer, Anne O'Neill, M.S., Lori J. Goldstein. Conventional-Dose Chemotherapy Compared with High-Dose Chemotherapy plus Autologous Hematopoietic StemCell Transplantation for Metastatic Breast Cancer // New Engl. J. Med. 2000. Vol. 342. P. 1069-1076.
41. Emmanuel J. Claret, Edwin P. Alyea, Enrica Orsini. Characterization of T-Cell Repertoire in Patients with Graft-Versus-Leukemia After Donor Lymphocyte Infusion // Clin. Invest. 1997. Vol. 100, № 4. P. 855-866.
42. James A. Thomson, Joseph Itskovitz-Eldor, Sander S. Shapiro et al. Embryonic Stem Cell Lines Derived from Human Blastocysts // Science. 1998. Vol. 282, Issue 5391. P. 1145-1147.
43. John E. Dick. Breast cancer stem cells revealed // PNAS.
2003. Vol. 100, № 7. P. 3547-3549.
44. John R. Wingard, Georgia B. Vogelsang, H. Joachim Deeg Stem Cell Transplantation: Supportive Care and Long-Term Complications // Hematology. 2002. P. 422-444.
45. Josy Reiffers, John M. Goldman, James O. Armitage. Blood Stem Cell Transplantation Autologous Stem Cell Transplantation: Biological and clinical results in malignancies // New Engl. J. Med. 1999. Vol. 340. P 157-178.
46. Julian D. Down, Mary E. White-Scharf. Reprogramming Immune Responses: Enabling Cellular Therapies and Regenerative Medicine // Stem Cells. 2003. Vol. 21. P. 21-32.
47. Kogler G., Somville T., Gobel U. et al. Haematopoietic transplant potential of related cord blood: the first six years of the EURICORD/NETCORD Bank Germany // Klin. Padiatr. 1999. Vol. 211. P. 224-322.
48. Kurtzberg J., Laughlin M., Graham M.L. et al. Placental blood as al source of hematopoietic stem cells for transplantation into unrelated recipients // New Engl. J. Med. 1996. Vol. 335. P. 157-166.
49. Leber L., Walker R., Rodrigues A. et al. Reinduction of remission of chronic myeloid leukemia by donor leukocyte transfusion following relapse after bone marrow transplantation: recovery complicated by initial pancytopenia and late dermatomyositis // Bone Marrow Transplant. 1993. Vol. 12. P. 405-407.
50. Martin S. Tallman, Robert Gray, Nicholas J. Robert. Conventional Adjuvant Chemotherapy with or without High-Dose Chemotherapy and Autologous Stem-Cell Transplantation in High-Risk Breast Cancer// New Engl. J. Med. 2003. Vol. 349. P. 17-26.
51. Michele H. Cottler-Fox, Tsvee Lapidot, Isabelle Petit. Stem Cell Mobilization // Hematology. 2003. Vol. 21. P. 1123-1161.
52. Nagarajan R., Neglia J., Ramsay N. et al. Successful
treatment of refractory Langerhans cell histiocytosis with unrelated cord blood transplantation // J. Pediatr. Hematol. Oncol. 2001. Vol. 23. P. 629-632.
53. Palathumpat V, Dejbakhsh-Jones S, Strober S. The role of purified CD8-/T cells in graft-versus-leukemia activity and engraftment after allogeneic bone marrow transplantation // Transplantation. 1995. Vol. 60, № 4. P. 355-361.
54. Osamu Asai, Dan L. Longo, Zhi-Gang Tian. Suppression of Graft-Versus-Host Disease and Amplification of Graft-Versus-Tumor Effects by Activated Natural Killer Cells after Allogeneic Bone Marrow Transplantation // J. Clin. Invest. 1998. Vol. 101, № 9. P. 1835-1842.
55. Renga M., Pedrazzoli P., Siena S. Present result and perspectives of allogeneic non-myeloablative hematopoietic stem cell transplantation for tratment of human solid tumors // Annals of oncology. 2003. Vol. 14. P. 1177-1184.
56. Rodenhuis S. The Status of High-Dose Chemotherapy in Breast Cancer // Oncologist. 2000. Vol. 5, № 5. P. 369-375.
57. Sharon H. Giordano. Update on Locally Advanced Breast Cancer // Oncologist. 2003. Vol. 8, № 6. P. 521-530.
58. Schneeweiss A. Comparison of Double and Triple High-Dose Chemotherapy with Autologous Blood Stem Cell Transplantation in Patients with Metastatic Breast Cancer // Stem Cells. 2001. Vol. 19, № 2. P. 151-160.
59. Slavin S., Naparstek, Nagler A. et al. Allogeneic cell therapy for relapsed leukemia following bone marrow transplantation with donor peripheral blood lymphocytes // Exp. Hematol. 1995. Vol. 23. P. 1553-1562.
60. Smitha Subramanyan, M. John Kennedy. Breast Cancer: High-Dose Therapy // Oncologist. 1998. Vol. 3, № 5. P. 289-299.
61. Spitzer T.R. Bone Marrow Transplantation // Oncologist.
2000. Vol. 5. P. 215-223.
62. Takanori Teshima, Nicolas Mach, Geoffrey R. Hill. Tumor Cell Vaccine Elicits Potent Antitumor Immunity after Allogeneic T-Cell-depleted Bone Marrow Transplantation // Cancer Research.
2001. Vol. 61. P. 162-171.
63. Taner Demirer, C. Dean Buckner, William I. Bensinger. Optimization of Peripheral Blood Stem Cell Mobilization // Stem Cells. 1996. Vol. 14, № 1. P. 106-116.
64. Thomas R. Spitzer. Nonmyeloablative Allogeneic Stem Cell Transplant Strategies and the Role of Mixed Chimerism // Oncologist. 2000. Vol. 5, № 3. P. 215-223.
65. Ueno N.T., Rondorn G., Mirza N.Q. et al. Allogeneic peripheral blood progenitor-cell transplantation for poor-risk patients with metastatic breast cancer // J. Clin. Oncol. 1998. Vol. 16. P. 986-993.
66. Wagner J.E. Allogeneic umbilical cord blood transplantation // Cancer Treat. Res. 1997. Vol. 77. P. 187-216.
67. Weiden P.L., Sullivan K.M., Fluomoy N. et al. Antileukemic effect of chronic graft-versus-host disease: contribution to improved survival after allogeneic marrow transplantation // New Engl. J. Med. 1981. Vol. 304. P. 1529-1533.
68. Wichard Vogel, Stefan Scheding, Lothar Kanz. Clinical Applications of CD34+ Peripheral Blood Progenitor Cells (PBPC) // Stem Cells. 2003. Vol. 18, № 2. P. 87-92.
69. William P. Peters, Roger D. Dansey, Jared L. Klein, Roy D. Baynes. High-Dose Chemotherapy and Peripheral Blood Progenitor Cell Transplantation in the Treatment of Breast Cancer // Oncologist. 2000. Vol. 5, № 1. P. 1-13.
Поступила 17.10.05
