Украинские ученые провели эксперимент, который наглядно показал, как работает новейший метод терапии
Не утихают дискуссии вокруг применения в медицине клеточной и тканевой терапии, в том числе стволовых клеток. Одни видят в таком лечении будущее медицины XXI века, другие, несмотря на сообщения об успехах, сомневаются в его эффективности, а третьи и вовсе отвергают. Дело в том, что у специалистов до сих пор нет ответов на многие вопросы о механизме воздействия стволовых клеток и их производных на организм. Всегда ли клетки после введения попадают в очаг болезненных изменений? Если да, то начинают ли делиться и восстанавливать «повреждение»? Не зная точно о происходящих процессах, трудно говорить о широком применении этого вида терапии в здравоохранении.
И вот, наконец, мечта биологов и медиков — увидеть собственными глазами, как «работают» целебные клетки после введения в живой организм, — сбылась. Совершить этот прорыв удалось сотрудникам научно-технологического комплекса «Институт монокристаллов» Национальной академии наук Украины и Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины. Ученые использовали возможности нанотехнологии — им удалось создать и нанести на клетки особые люминесцентные метки-маячки, которые свечением не только докладывают о местонахождении своих хозяек, но и рассказывают об их состоянии.
Был проведен такой эксперимент. В пробирку со стволовыми клетками, взятыми у лабораторной крысы, добавили метки-люминофоры. Они укрепились на поверхности клеток. Потом у этой же крысы смоделировали инсульт и ввели ей меченые клетки в хвостовую вену. Когда через десять дней ученые исследовали срез мозга животного под специальным флуоресцентным микроскопом, то увидели, что светящиеся стволовые клетки не только собрались точно в очаге «повреждения», но и начали активно делиться, восстанавливая пораженную ткань мозга. Подобные опыты проводились при патологии сетчатки глазного яблока, ожогах кожи и травматических поражениях суставов.
Умению клеток спешить на помощь к «месту аварии» специалисты дали название homing (от английского home — дом). Но ученые пока еще не научились направлять их точно в цель. Возможно, случаи, когда этот вид терапии не оказывает ожидаемого лечебного действия, объясняются тем, что клетки по какой-то причине оказались в другом месте, не сумели адаптироваться и начать действовать или погибли. Теперь эту загадку можно будет разгадать. Интересные результаты харьковчане получили и во время других экспериментов, когда светящиеся наночастицы прикреплялись как на внешнюю, так и на внутренние составляющие клеток.
- Стволовые клетки — это своего рода золотой запас организма, которым нас снабдила природа, — говорит директор Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины академик Валентин Грищенко. — С возрастом он постепенно истощается, поскольку тратится на восстановление клеток, гибнущих в течение жизни при болезнях, травмах. Вот почему возникла идея по мере необходимости пополнять этот запас извне, использовать стволовые клетки для лечения и омоложения. Эта идея как раз и лежит в основе клеточно-тканевой терапии, которая стала одним из наиболее перспективных направлений медицины будущего.
Что касается нанотехнологий, с которыми связывают свои надежды биологи и медики, то здесь загадок не меньше. Что такое люминофоры, известно — это вещества, которые излучают свет определенной длины волны после воздействия ультрафиолетовым лучом, электрическим разрядом или электронным пучком. Нанолюминофоры (»нано» в переводе с греческого означает карлик) отличаются от них крошечными размерами — всего пять нанометров, то есть миллиардных долей метра. Увидеть невооруженным глазом невозможно, а представить трудно. Для сравнения: размер атомов составляет около 0,1 нанометра, а биологической клетки — 20 тысяч нанометров.
Ученые НТК «Институт монокристаллов» НАНУ разработали химические технологии получения органических и неорганических нанолюминофоров разного типа, в основе которых лежит эффект самоорганизации молекул. Способность нанолюминофоров к люминесценции и взаимодействию с такими биологическими системами, как клетка, ее отдельные структуры, ДНК и РНК, делают их важным инструментом исследования в микробиологии и медицине.
- Переход от создания массивных материалов, работающих на макроуровне, к миниатюрным, действующим на уровне отдельных молекул и наноструктур, очень важен, — рассказывает научный руководитель НТК «Институт монокристаллов» НАНУ академик Владимир Семиноженко. — Именно из таких миниатюрных «материалов» состоят живые организмы. Поэтому вполне логично, что новые нано- и молекулярные материалы находят свое применение в первую очередь в биологии и медицине. Так, мы сотрудничаем с учеными Института молекулярной биологии и генетики НАНУ и Киевского национального университета им. Шевченко в области исследований взаимодействия нанолюминофоров с ДНК и РНК. Планируем работать с онкологами, нейрохирургами и травматологами. Кстати сказать, еще в 1998 году журнал Science прогнозировал, что первые практические применения нанотехнология найдет именно в биологии и медицине.
Исследованием стволовых клеток занимается все большее число специализированных научных центров во всем мире. Между ними идет напряженная конкурентная борьба. Что неудивительно — страны, которые в числе первых сумеют использовать стволовые клетки в клинической практике, станут лидерами в профилактике и лечении наследственных и приобретенных заболеваний. Они смогут значительно увеличить продолжительность активного периода жизни своих соотечественников, а также выпустить соответствующие препараты на международный рынок.