Мезенхимальные стромальные клетки¶

Мезенхимальные стромальные клетки (МСК) — это мультипотентные стволовые клетки, обладающие способностью к дифференцировке в клетки различных тканей мезенхимального происхождения (костной, хрящевой, жировой, мышечной) и выполняющие важные функции в поддержании гомеостаза, регенерации тканей и регуляции иммунного ответа. МСК являются одним из наиболее изученных типов стволовых клеток в регенеративной медицине и клеточной терапии.

¶История открытия

История изучения мезенхимальных стромальных клеток началась в середине XX века. В 1960-х годах советский гематолог А. Я. Фриденштейн впервые описал клетки костного мозга, способные прикрепляться к пластику и образовывать колонии фибробластоподобных клеток. Он назвал их «стромальными клетками-предшественницами» и предположил их роль в поддержании кроветворения. В 1970-х годах Фриденштейн и его коллеги экспериментально доказали, что эти клетки могут дифференцироваться в остеобласты, хондроциты и адипоциты.

Термин «мезенхимальные стволовые клетки» был введён в 1991 году американским учёным Арнольдом Капланом, который обобщил данные о мультипотентности и пластичности этих клеток. В последующие десятилетия исследования МСК активно развивались, были разработаны методы их выделения из различных тканей, культивирования и применения в клинической практике. В 2000-х годах Международное общество клеточной терапии (ISCT) предложило стандартизированные критерии для идентификации МСК.

¶Характеристика и критерии

Согласно критериям, установленным ISCT в 2006 году, мезенхимальные стромальные клетки должны соответствовать трём основным требованиям:

1. Адгезия к пластику — МСК способны прикрепляться и расти на пластиковой поверхности культуральных флаконов в стандартных условиях.
2. Экспрессия поверхностных маркеров — клетки должны экспрессировать CD73, CD90, CD105 и не экспрессировать CD34, CD45, CD11b, CD14, CD19, HLA-DR.
3. Мультипотентная дифференцировка — in vitro МСК должны дифференцироваться в остеобласты, хондроциты и адипоциты под действием специфических индукторов.

МСК характеризуются высокой пролиферативной активностью, способностью к самообновлению и генетической стабильностью в культуре. Они обладают низкой иммуногенностью, что делает их перспективными для аллогенной трансплантации.

¶Источники получения

Мезенхимальные стромальные клетки выделяют из различных тканей организма. Основные источники:

• Костный мозг — классический и наиболее изученный источник. Получение осуществляется путём аспирации из подвздошной кости.
• Жировая ткань — альтернативный источник, позволяющий получить большое количество клеток с минимальной инвазивностью. Липоаспират обрабатывают коллагеназой для выделения стромально-васкулярной фракции.
• Пупочный канатик — ткань Вартонова студня пуповины содержит МСК с высокой пролиферативной активностью. Получение возможно после рождения ребёнка без вреда для донора.
• Периферическая кровь — в норме содержит малое количество МСК, но их число может увеличиваться при стимуляции.
• Зубная пульпа — МСК, выделенные из пульпы молочных и постоянных зубов, обладают уникальными свойствами для регенерации дентина.
• Синовиальная жидкость и плацента — также являются источниками МСК, но используются реже.

¶Биологические свойства

¶Дифференцировка

МСК способны дифференцироваться в клетки мезодермального происхождения: остеобласты (костная ткань), хондроциты (хрящевая ткань), адипоциты (жировая ткань), миоциты (мышечная ткань) и тендоциты (сухожилия). В лабораторных условиях показана возможность дифференцировки в клетки эктодермального (нейроны) и энтодермального (гепатоциты) происхождения, однако клиническая значимость этих данных остаётся спорной.

¶Паракринная активность

Основной механизм терапевтического действия МСК связан с секрецией биологически активных молекул. МСК выделяют факторы роста (VEGF, FGF, HGF, IGF-1), цитокины (IL-6, IL-10, TGF-β), хемокины и внеклеточные везикулы. Эти вещества оказывают противовоспалительное, антиапоптотическое, ангиогенное и иммуномодулирующее действие.

¶Иммуномодуляция

МСК обладают способностью подавлять иммунный ответ. Они ингибируют пролиферацию Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и NK-клеток, снижают продукцию провоспалительных цитокинов и стимулируют регуляторные Т-клетки. Это свойство делает МСК перспективными для лечения аутоиммунных заболеваний и реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ).

¶Применение в медицине

¶Регенеративная медицина

МСК используются для восстановления повреждённых тканей. Наиболее изученные направления:

• Ортопедия — лечение остеоартрита, остеонекроза, дефектов костной и хрящевой ткани. В России проводятся клинические исследования по применению МСК при коксартрозе.
• Кардиология — терапия инфаркта миокарда и хронической сердечной недостаточности. МСК вводят интрамиокардиально или внутривенно для улучшения сократительной функции сердца.
• Неврология — лечение инсульта, травм спинного мозга, болезни Паркинсона и рассеянного склероза. МСК способствуют нейропротекции и ремиелинизации.
• Гастроэнтерология — терапия болезни Крона и язвенного колита. МСК уменьшают воспаление и стимулируют регенерацию слизистой оболочки.

¶Клеточная терапия

МСК применяют для лечения РТПХ после трансплантации костного мозга. В 2012 году в Канаде был одобрен препарат Prochymal (МСК костного мозга) для лечения стероидорезистентной РТПХ у детей. В России также проводятся исследования по применению МСК при РТПХ.

¶Косметология и эстетическая медицина

МСК жировой ткани используются для омоложения кожи, коррекции возрастных изменений и лечения рубцов. Введение МСК стимулирует неоколлагенез и улучшает микроциркуляцию.

¶Критика и ограничения

Несмотря на многообещающие результаты доклинических исследований, клиническое применение МСК сталкивается с рядом проблем:

• Гетерогенность — МСК из разных источников и от разных доноров могут различаться по свойствам, что затрудняет стандартизацию терапии.
• Низкая выживаемость — после трансплантации большая часть МСК погибает в течение нескольких дней из-за воспалительной среды.
• Риск опухолеобразования — хотя МСК считаются безопасными, в редких случаях возможна стимуляция роста существующих опухолей.
• Отсутствие единых протоколов — методы выделения, культивирования и введения МСК варьируются между лабораториями, что затрудняет сравнение результатов.
• Этические вопросы — использование эмбриональных тканей и пуповины требует соблюдения этических норм.

¶Исследования в России

В России исследования МСК активно проводятся в ведущих научных центрах: Институте стволовых клеток человека (Москва), НМИЦ гематологии Минздрава России, Институте цитологии РАН (Санкт-Петербург) и других. Разработаны отечественные протоколы выделения МСК из костного мозга и жировой ткани, проводятся клинические испытания при остеоартрите, ишемии нижних конечностей и РТПХ. В 2023 году в России был зарегистрирован первый клеточный препарат на основе МСК — «Ствомикс» для лечения остеоартрита коленного сустава.

¶Перспективы

Дальнейшие исследования направлены на улучшение эффективности МСК-терапии. Разрабатываются методы генетической модификации МСК для усиления их терапевтических свойств, использование внеклеточных везикул как альтернативы цельным клеткам, а также создание биосовместимых скаффолдов для доставки МСК. МСК остаются одной из наиболее перспективных платформ для регенеративной медицины, однако для широкого внедрения в клиническую практику требуется решение проблем стандартизации и безопасности.