Вартонов студень инструмент биомедицины XXI века

Журнал Les Nouvelles Esthetique Украина №6 (100) 2016 (скачать статью из журнала)

 

Автор:

Ольга МАСЛОВА — кандидат биологических наук, клеточный биолог, популяризатор науки (Украина)

 

Догадывался ли Томас Вартон в середине XVII века, что желеобразная субстанция в пупочном канатике, которая сейчас носит его имя (Вартонов студень), станет глубоко изучаться в XX веке и будет названа одним из самых перспективных источников материалов для биомедицинских технологий в XXI веке?

 

Пуповина – сакральный элемент во многих культурах. При рождении ребенка в ряде стран пуповина и плацента подвергались мистическим ритуалам. Так, японцы хранят пуповину в деревянных коробочках, а у многих народов принято закапывать плаценту и пуповину в специальном месте.

Сегодня ткань пуповины рассматривается как источник стволовых клеток (СК), сигнальных молекул и  внеклеточного матрикса, а также как целостный биоматериал.

По сути пуповина – особый орган, соединяющий плод с плацентой, в норме состоящий из мукозной соединительной ткани, трех сосудов (вены и артерии) и  протекающей по ним пуповинной крови. О последней в доступных источниках сказано много, поэтому здесь лишь упомянем, что типы СК в крови и ткани пуповины отличаются: в  крови преобладают гемопоэтические (кроветворные), а в пуповине  – мезенхимальные клетки. Стоит заметить, что многие криобанки сохраняют ткань пуповины , однако эта процедура все еще относится к экспериментальным.

 

КЛЕТКИ ПУПОЧНОГО КАНАТИКА

В пуповине можно встретить как занимающие промежуточное положение между плюри- и мультипотентными СК, так и более дифференцированные фибробласты и миофибробласты, способные к сокращению, макрофаги, предшественники эндотелиоцитов. Покрывают ее остатки амниотической мембраны.

Уникальной особенностью СК Вартонового студня является способность экспрессировать эмбриональные маркеры без образования тератом. Важная черта МСК пуповины – отсутствие экспрессии некоторых факторов, отвечающих за иммунную принадлежность конкретному человеку, что позволяет рассматривать их как универсальный материал для аллогенного (донорского) использования.

Создание особой, так называемой слизисто-студенистой структуры ткани пуповины – также результат их работы по выделению компонентов внеклеточного матрикса. Соотношение клеток к матриксу в пуповине  – приблизительно 5 к 95%, что свидетельствует о высочайшей эффективности синтеза внеклеточного материала. Вероятно, в  зависимости от ряда индивидуальных особенностей соотношение между СК, миофибробластами и другими клетками может отличаться.

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) пуповины изучаются для использования путем прямого замещения поврежденной ткани и проявления паракринных эффектов – дистанционного взаимодействия с микроокружением и как источник сигнальных молекул, которые выделяются в культуральную среду. Результаты таких работ проанализированы в ряде статей.

 

СЕКРЕЦИЯ КЛЕТОК

Эстетическую медицину особенно интересуют продукты клеток Вартонова студня. Известно, что 70% его состава – гиалуроновая кислота. Коллаген представлен в основном I, III, V типами, по некоторым данным, присутствуют и IV, VI и VII типы. В составе ткани также обнаружены в небольших количествах сульфатированные гликозаминогликаны. Среди молекул, выделяемых клетками пуповины, и ряд интерлейкинов, факторы роста, колониестимулирующие факторы, хемокины и другие вещества, принимающие участие в процессах миграции клеток, ангиогенезе, воспалении (как активируя, так и супрессируя его, поэтому МСК считаются иммуномодуляторами). Имеются усредненные данные, согласно которым в 1 г Вартонова студня – от 40 пкг (EGF, PDGF) до 200 нг (IGF-I) каждого из факторов роста. Подробный список биоактивных молекул, полученных из МСК пуповины, можно найти в самом свежем обзоре в Acta Histochemica.

Коктейль из молекул разной природы, отвечающих за различные, часто взаимоисключающие функции (например, интерлейкины и про- и антивоспалительные), стал объектом глубокого изучения. Секретóм (совокупность выделяемых веществ) МСК был недавно детально описан и продолжает изучаться. Много надежд возлагается на факторы, способные «разбудить» тканеспецифичные СК и клетки-предшественницы; в эстетической медицине акцент, конечно, делается на клетках кожи. Способность усиливать эффект за счет мобилизации собственных резервов организма, в который вводится, и превращает МСК в эффективного «регенеративного менеджера».

Еще одна интересная особенность заключается в способности кондиционированной среды, в которой культивировались клетки Вартонова студня, угнетать рост опухолевых клеток, несмотря на то что одним из известных противопоказаний при использовании стволовых клеток (разного происхождения) считается наличие и/или склонность к новообразованиям. Механизмы этих процессов требуют дальнейшего анализа.

ScreenHunter_1009 Jan. 17 12.13

ПРЕПАРАТЫ-АНАЛОГИ

Представители эстетической медицины (в том числе ABG Lab) одними из первых обратили внимание на пуповину из-за интереса к гиалуроновой кислоте, коллагену и сигнальным молекулам. Более того, Вартонов студень вдохновил разработчиков на создание синтетических аналогов некоторых его компонентов. Так, на рынке существует препарат Meso-Wharton P199™ (от ABG Lab, США), авторы которого попытались воссоздать уникальный состав компонентов Вартонова студня. Безусловно, полностью повторить такую сложную и  индивидуально отличающуюся систему, как пуповина, сегодня невозможно. Но, опираясь на имеющиеся данные, можно предположить, что использование отдельных компонентов секретóма клеток пуповины, в том числе некоторых интерлейкинов и факторов роста (в составе Meso-Wharton P199™, кроме ключевого пептида, являющегося фактором мобилизации тканеспецифических СК кожи, указаны EGF, bFGF, IGF, активирующие синтез внеклеточного матрикса), может стать альтернативой использованию «живой» пуповины. Особенно если учитывать сложность и стоимость получения, культивирования и анализа СК.

 

Хочется верить, что пупочный канатик, как элемент процесса рождения, поможет человеку продлить активную жизнь и смягчить необратимые процессы старения. Интересно только, что будет признано в итоге самым эффективным: сам Вартонов студень, выделенные из него клетки, их продукты или синтетические аналоги таких продуктов?