Стволовыми клетками называют клетки-предшественники, из которых могут быть образованы все другие типы клеток, которые уже составляют организм человека. Термин «стволовая клетка» впервые ввел в 1908 году русский гематолог из Санкт-Петербурга А.Максимов. Значительный объем исследований стволовых клеток проведен гематологами А.Фриденштейном и И.Чертковым в России, начиная с конца 60-х годов. Открытие стволовой клетки стоит в одном ряду с такими великими достижениями человечества, как открытие двухспиральной цепочки ДНК или антибактериальных свойств пенициллина. Журнал Science назвал 1999 год «годом стволовой клетки».
Идеальными стволовыми клетками являются клетки бластоцисты. Это те клетки человеческого эмбриона, из которых в дальнейшем образуется весь организм. Такие клетки по классификации относят к наиболее универсальным и называют тотипотентными. По мере развития эмбриона клетки постепенно дифференцируются, то есть происходит постепенная специализация этих клеток. Такие клетки называют плюрипотентными. Полученный в результате прерывания беременности абортивный материал служит источником так называемых эмбриональных или фетальных стволовых клеток. Эти клетки нашли активное применение в клеточных технологиях лечения различных болезней.
В сформировавшемся организме человека имеется примерно 1012 клеток двухсот различных типов. Они требуют постоянного замещения по мере их старения и отмирания. Эту восстановительную функцию выполняют стволовые клетки, которые циркулируют в кровотоке. Такие клетки называют мультипотентными, потому что они обладают более узкой специализацией. В кровоток мультипотентные клетки попадают из костного мозга, который служит в качестве депо для стволовых клеток.
В течение всей жизни у человека в костном мозге имеются плюрипотентные стволовые клетки. Они делятся асимметрично, т. е. при делении одной плюрипотентной клетки образуется одна мультипотентная и одна плюрипотентная стволовые клетки. Плюрипотентная клетка остается в костном мозге, а мультипотентная выходит в кровь.
В тех органах и тканях человека, которые нуждаются в частом обновлении, имеются собственные унипотентные стволовые клетки. Эти клетки узкоспециализированы, т.е. из них образуются только определенные типы клеток. В качестве примера можно привести унипотентные стволовые клетки волосяного фолликула, кожи, семенников, яичников и т.д.
Регуляция жизнедеятельности стволовых клеток осуществляется с помощью маленьких сигнальных молекул, которые называются цитокинами. В настоящее время обнаружено и охарактеризовано около ста видов этих регуляторных веществ. Их изучение является одной из развивающихся областей науки.
Применение стволовых клеток для лечения и профилактики широкого спектра заболеваний привело к активному развитию клеточных технологий. В настоящее время в развитых странах созданы и функционируют многочисленные медицинские клиники различной специализации, которые используют стволовые клетки. Пользуется популярностью такая услуга, как сохранение стволовых клеток в банках стволовых клеток. Эти банки позволяют выделить и хранить стволовые клетки при температуре жидкого азота практически неограниченное время. В настоящее время имеется два основных источника стволовых клеток, которые используются для хранения. Первый и наиболее распространенный источник - пуповинная (плацентарная) кровь новорожденного ребенка. Стволовые клетки из пуповинной крови могут быть использованы как для самого ребенка, так и для его ближайших родственников (брат, сестра, отец, мать, бабушка, дедушка). При наличии иммунной совместимости эти клетки можно использовать и в качестве донорского материала. В настоящее время спрос на донорский материал удовлетворяется примерно на 30%. Стоимость донорского препарата стволовых клеток доходит до 40 тысяч долларов США.
Вторым источником стволовых клеток, предназначенных для хранения, являются собственные стволовые клетки взрослого человека. Эти клетки получают из периферической крови в результате специальной процедуры цитофереза или просто из порции крови, взятой у пациента. Предварительно проводится мобилизация стволовых клеток из костного мозга в кровоток с помощью специальных цитокинов. Несмотря на то, что эта процедура более сложная, чем взятие пуповинной крови, она остается единственным способом для взрослого человека сохранить свои стволовые клетки.
Широкое применение в клеточных технологиях получили эмбриональные (фетальные) стволовые клетки. Их преимуществом является относительно несложная доступность, практически неограниченное количество и отсутствие проблемы с иммунной совместимостью. Однако имеются серьезные недостатки, которые связаны в первую очередь с тем, что применяемые клетки имеют чужой генотип, и никто не в состоянии оценить отдаленные последствия от присутствия в организме хозяина чужих клеток с громадным потенциалом развития. Одним из проявлений конфликта между хозяином и чужеродными клетками является образование тератом, злокачественных опухолей, наблюдаемых время от времени после введения эмбриональных стволовых клеток. Кроме того, нельзя сбрасывать со счетов и этический аспект, связанный с необходимостью проведения аборта для получения необходимого материала.
В настоящее время уже возможно применять стволовые клетки для лечения последствий инфаркта миокарда и инсульта, онкологических заболеваний, иммунодефицита, повреждений нервной системы, включая травмы спинного мозга, и многих других болезней. Косметологи стали использовать инъекции стволовых клеток для омоложения кожи, а стоматологи научились наращивать недостающую костную ткань при реконструктивных операциях.