Мезенхимальные стволовые клетки: правда и мифы

Противоречивость информации о мезенхимальных стволовых клетках облегчает задачу недобросовестных продавцов медицинских услуг. Различные типы клеток, которые удавалось бы получить из организма взрослого человека, стали предметом спора с начала 2000-х годов. Год за годом мезенхимальные стволовые клетки превратились в одиозные компоненты, нашедшие применение во многих научно необоснованных методах лечения. Но это заблуждение должно быть рассеяно.

Мезенхимальные стволовые клетки: неточности терминологии

Противоречивые научные сведения о таких клетках, когда-то наобум определенных под одним термином «мезенхимальные стволовые клетки», включая информацию об их происхождении, потенциале развития, биологических функциях и возможном применении в медицине, побудили биологов, специалистов в области медицины и научные общества выступить с призывами о пересмотре этого термина или отказе от него.

Недавно даже сам автор научной работы, в которой впервые применялось понятие «мезенхимальные стволовые клетки» (МСК), призвал к его изменению. И для этого есть все веские основания.

Вообще, появление концепции МСК восходит к публикации 1991 года, в которой биолог из США Эрнолд Кэплен (Arnold Caplan) описал процесс изоляции из костного мозга стволовых клеток особого типа, используя данные других ученых. Если говорить в общих чертах, то в работе Кэплена утверждалось, что определенные клетки, содержащиеся в фиброзной ткани костного мозга (строме), способны к дифференциации в клетки хрящей, костной и жировой ткани. Автор также утверждал, что такие клетки выделяют сигналы, которые необходимы для начала превращения гемопоэтических стволовых клеток (незрелых предшественников всех клеток крови) в клетки крови определенных типов.

На протяжении следующего десятилетия появилось множество научных публикаций, авторы которых обнаруживали МСК в самых различных тканях. Также расширился перечень тех типов клеток, в которые якобы могли превращаться МСК.

Однако к началу 2000-х годов стало ясно, что в некоторых лабораториях использовались другие маркеры клеточной поверхности для описания свойств МСК.

В 2006 году группа ученых, работавших под эгидой Международного общества клеточной терапии (International Society for Cellular Therapy – ISCT) признала существование «противоречий и неточностей» и рекомендовала использовать новый термин: «мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки».

Несмотря на рекомендацию ISCT, приверженность термину «стволовые клетки» оказалась необыкновенно устойчивой. Методы анализов, используемых для подтверждения того, что клетка действительно является стволовой, часто интерпретировались неверно. Многие исследователи не принимали во внимание эволюционную морфологию тканей, которые, по их мнению, были источниками стволовых клеток. Ученые также не следовали принципу строго соответствия обнаруженных стволовых клеток критериям принадлежности к этому классу. Кроме того, закреплению термина «мезенхимальные стволовые клетки» способствовала его широкая распространенность.

На протяжении последних пяти лет достоверность термина МСК дополнительно подвергалась сомнениям с биологической точки зрения. В ходе исследования, которое провели в 2014 году ученые из Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA), было обнаружено почти полное несоответствие молекулярных характеристик МСК в заявках на регистрацию новых лекарственных препаратов, которые подавались в это ведомство. Кроме этого, в ходе другого исследования, проведенного в 2016 году, было обнаружено, что различные популяции клеток из разных тканей, отнесенные к МСК, значительно различались между собой по экспрессии генов и своей способности к дифференцированию. И в прошлом году Кэплен заявил, что он больше не считает МСК, относящимися к стволовым клеткам.

Что касается зачинщика этой путаницы, то в вышеупомянутой статье Кэплен призывал научное сообщество начать использовать другой термин – «терапевтические сигнальные клетки». По его мнению, т.н. терапевтические сигнальные клетки, которые можно идентифицировать по белкам клеточной поверхности и их способности превращаться в клетки других типов, накапливаются в местах повреждений. Затем они выделяют комбинацию белков, которые влияют на иммунный ответ, уменьшают воспаление, способствуют заживлению раны и регулируют апоптоз.

Сомнительные препараты

Между тем, без точного понимания реальных биологических свойств клеток тех типов, которые сейчас принято называть «мезенхимальные стволовые клетки» (МСК), невозможно перейти к междисциплинарным научным исследованиям.

До последнего времени результаты и качество клинических исследований, посвященных МСК, были, мягко говоря, заурядными. Рассмотрим, например, проведенный в 2014 году мета-анализ результатов 49 исследований, в ходе которых изучались возможность использования «стволовых клеток костного мозга» (во многих случаях, именуемых «МСК костного мозга») для лечения заболеваний сердца. Авторы этого мета-анализа установили, что результаты исследований, проведенных с повышенной точностью, чаще свидетельствовали о низкой эффективности лечения с помощью МСК по сравнению с исследованиями, дизайн которых был менее строгим.

Клинические исследования с использованием МСК (либо стволовых клеток других типов) должны соответствовать таким же стандартам организации и контроля, которые применяются к любым клиническим исследованиям высокого уровня доказательности, еще до введения клеток участникам.

«Противоречивая» мезенхимальная клетка

Поиск, проведенный по медицинской базе данных Medline, начиная с публикаций 1991 года, выдает более 32 000 статей, в которых содержится словосочетание «мезенхимальные стволовые клетки». Исследование репрезентативной части этих источников – многих сотен в течение последнего десятилетия – дает основание утверждать, что в этой области все еще очень много неразберихи и путаницы.

Как утверждается в этих статьях, в большинстве случаев мезенхимальные стволовые клетки можно изолировать из костного мозга и жировой ткани. Такие клетки также можно обнаружить в перинатальных тканях – например, в пуповине, вартоновом студне (желатинообразная субстанция в пуповине), амниотической оболочке (оболочка, окружающая плод) и в плаценте. Существуют и другие источники МСК: зубы ребенка и менструальная кровь. Некоторые ученые сообщают, что МСК можно часто обнаружить в жировой ткани. Другие исследователи утверждают, что МСК связаны с кровеносными сосудами через соединительную ткань. Часть ученых утверждают, что мезенхимальные стволовые клетки очень редки, другие – что в человеческом организме их очень много.

Традиционно принято считать, что МСК (включая те, которые находятся в тканях, не связанных со скелетом) обеспечивают рост хрящевой и костной ткани, а также жировой. Однако авторы некоторых научных статей утверждали, что МСК способны дифференцировать в клетки мышц, эндотелия и различные клетки сердца, печени и почек, а также в клетки нервной ткани и ткани органов размножения. Часть ученых утверждает, что мезенхимальные стволовые клетки являются почти плюрипотентными – то есть, они якобы могут дифференцировать в клетки практического любого типа, встречающиеся во взрослом организме. Более того – существуют многочисленные утверждения об обнаружении терапевтических свойств у МСК в отношении различных болезней: от артрита и диабета до болезни Паркинсона и аутизма.

Стволовые клетки и маркетинг

Наличие противоречий относительно происхождения мезенхимальных стволовых клеток во мнениях представителей науки (и сомнений в самом факте их существования) облегчает бизнес-задачи по продаже лекарств и методов терапии, якобы работающих на чудодейственных свойствах мезенхимальных стволовых клеток.

Прямые продажи не получивших официального одобрения методов лечения на основе МСК резко возросли в течение последних пяти лет, в особенности в США, Австралии и Японии. Опубликованный в 2016 году отчет сообщает о 351 американской компании, напрямую продающих потребителям средства лечения и медицинские услуги с использованием МСК; почти половина таких компаний упоминает мезенхимальные стволовые клетки в своих рекламных материалах.

Бизнесу удалось быстро наладить излечение выгоды из противоречивых сообщений в научной литературе. Для того чтобы убедить потенциальных клиентов в способности мезенхимальных стволовых клеток обеспечить терапевтическое воздействие при множестве заболеваний и травм, компании выборочно ссылаются на те научные публикации в которых содержатся упоминания о легкости получения стволовых клеток, их способности превращаться в другие типы клеток. Используются также и те статьи, в которых рассказывается о способности МСК выделять вещества, способствующие регенерации тканей. (При этом игнорируются те статьи, которые сообщают о гораздо более ограниченных возможностях стволовых клеток).

Примечательно, что некоторые компании, акции которых котируются на фондовой бирже, все чаще стараются избегать упоминания о связи своей продукции с МСК. Так, компания Cytori Therapeutics из города Сан-Диего в штате Калифорния, разработчик аппаратуры для забора клеток у пациентов и обработки таких клеток, уже использует термин «регенеративные клетки, полученные из жировой ткани» вместо термина «мезенхимальные стволовые клетки».

Научный подход к решению проблемы

Что же можно сделать для разрешения этих противоречий? Замена термина «мезенхимальные стволовые клетки» другими обозначениями («стромальные» или «терапевтические сигнальные» клетки) не показало себя как продуктивный подход.

Некоторые ученые стали следовать рекомендациям ISCT, однако, судя по тысячам ежегодно публикуемых научных статей о МСК, многие ученые этих рекомендаций по-прежнему не придерживаются.

Кроме того, идея Кэплена может стать причиной возникновения новых проблем. Имеются убедительные доказательства существования тканеспецифичных стволовых клеток в строме костного мозга, обладающих ограниченной способностью к дифференциации в другие типы клеток. Кроме этого, использование термина «медицинские» вместо «мезенхимальные» может способствовать распространению представления о том, что МСК обладают большим терапевтическим потенциалом еще до того, как будут получены убедительные доказательства этому.

Считается, что решение проблемы может быть найдено только с помощью повышения качества научных исследований. В настоящее время, благодаря упорству и последовательности некоторых ученых в изучении свойств стволовых клеток, многие их коллеги стали сомневаться в том, что во взрослом человеческом организме можно найти хотя бы одну мультипотентную столовую клетку (то есть такую, которая бы была способна обеспечить появление клеток разных других типов).

Достоверная идентификация тканеспецифических клеток – как стволовых, так и клеток других типов, возможна только при использовании так называемых «омик» (геномика, протеомика, метаболомика и т. д.). Необходимо использовать такие методы исследования, которые позволят провести анализ алгоритмов экспрессии генов в клетке либо состава ее белков, а также определить, в клетки каких типов может дифференцировать та или иная клетка – как in vivo, так и in vitro. (В историческом плане непоследовательность с использованием маркеров поверхности и красителей либо использование ненадежных морфологических характеристик приводили к частым ошибкам при определении типов клеток).

Научные инициативы последних лет как, например, Атлас клеток человека (Human Cell Atlas), являющийся попыткой дать описание всем типам клеток человеческого организма, способны пролит свет на клеточные составляющие различных тканей. Однако в конечном итоге решить проблему идентичности МСК способны целенаправленные усилия биологов, изучающих такие клетки – наподобие серии проектов, реализованных в 2000-е годы Международным форумом по стволовым клеткам (International Stem Cell Forum), для описания плюрипотентных стволовых клеток.

Для прогресса в этой области необходима также разработка строгих методологических стандартов регуляторными ведомствами и редакторами влиятельных журналов, как специализированных, посвященных исключительно стволовым клеткам, так и общенаучных.

Мезенхимальные стволовые клетки: развенчание мифа

Научному сообществу пора прекратить использовать для наименования многочисленных типов клеток один обобщающий термин.

Специализированным обществам, как, например, Международное общество по изучению стволовых клеток (International Society for Stem Cell Research) и национальным организациям, занимающимся изучением стволовых клеток, следует рассмотреть вопрос о целесообразности представления на конференциях, проводимых под их эгидой, исследований, в которых применяется термин «мезенхимальные стволовые клетки». Реестрам клинических исследований (как, например, clinicaltrials.gov) нужно подходить с повышенным вниманием к рассмотрению работ, в которых в качестве объекта изучения указаны МСК. (Сотни таких исследований уже внесены в международные базы данных по клиническим исследованиям). Необходимо побудить группы, занимающиеся изучением тканеспецифичных стволовых клеток, к пересмотру используемых ими терминов.

Например, и костный мозг, и жировая ткань содержат популяции стволовых клеток, которые помогают поддерживать функционирование этих тканей. И использование для названия таких клеток терминов «скелетные» или «жировые» стволовые клетки будет способствовать развенчанию мифа о вездесущих и всемогущих взрослых МСК.

Редакторам журналов, редакционным коллегиям и обозревателям тоже следует более строго подходить к отбору научных статей о мезенхимальных стволовых клетках для публикации в научных изданиях.

Значительная роль в развенчании мифа о МСК принадлежит и журналистам. Когда они готовят статьи о клиниках, предоставляющих услуги по лечению с использованием мезенхимальных стволовых клеток, необходимо информировать читателей о том, что ученые все еще дискутируют вопрос о том, являются ли такие клетки на самом деле стволовыми клетками. Следует также упоминать о том, что в большинстве таких случаев нет результатов клинических исследований с высокой доказательной силой либо их число ограничено.

Какими бы в конечном итоге не оказались происхождение и биологическая активность клеток, ранее известных под названием МСК, научные принципы, которыми следует руководствоваться в ходе разработки методов их клинического применения, должны быть точно такими, как и для других новых методов лечения: точность, доказательность, характеристики, объективность и отказ от использования тех терминов и концептуальных моделей, которые способны, скорее, еще больше запутать ситуацию, нежели прояснить ее.

В целом, необходимы скоординированные усилия в глобальных масштабах, направленные на улучшение понимания биологии клеток, которые в настоящее время принято обозначать термином «мезенхимальные стволовые клетки», и стремление со стороны ученых, редакторов журналов и других лиц к использованию более точной терминологии. Нам необходимо разработать стандартизованные методы анализа экспрессии генов, включая межклеточный уровень, и точные методы для определения результатов клеточной дифференциации в различных тканях. Такой подход должен раз и навсегда дать ответы на повисшие в воздухе вопросы относительно отличительных свойств МСК и их функций.

Источник