Стволовые клетки: что это такое и как их используют в медицине

Наш организм постоянно обновляется: старые или повреждённые клетки заменяются новыми. В некоторых тканях в этом участвуют взрослые стволовые клетки — особый резерв, способный пополнять сам себя и давать начало специализированным типам. Например, такой резерв есть в костном мозге: благодаря ему постоянно обновляется кровь.

Возможности у разных видов неодинаковы. Одни могут развиваться по множеству путей, другие — лишь по нескольким родственным. Широту этих возможностей называют потенцией, а процесс приобретения определённой специализации — дифференцировкой.

По мере дифференцировки их становится всё меньше: постепенно формируется определённый тип клетки, который уже не может развиваться по другим путям.

По потенции стволовые клетки делят на несколько групп. Главное различие между ними — во что они могут превратиться:

• тотипотентные — способны сформировать целый организм вместе со структурами, необходимыми для его раннего развития;
• плюрипотентные — могут превратиться почти в любой тип клеток взрослого организма;
• мультипотентные — дают начало нескольким родственным типам, например разным компонентам крови;
• олигопотентные — могут развиваться только в несколько близких типов;
• унипотентные — способны превратиться только в один определённый тип.

Эмбриональные стволовые клетки

Их получают из эмбриона на очень ранней стадии развития, когда будущие ткани и органы ещё только начинают формироваться.

С их помощью учёные изучают, как на ранних этапах формируется организм. Кроме того, их рассматривают как возможную основу для новых методов лечения.

Однако использование человеческих эмбрионов вызывает этические вопросы и регулируется законом. Поэтому для некоторых исследований создают эмбриональные модели из стволовых клеток. Они воспроизводят отдельные процессы раннего развития, но не являются обычными человеческими эмбрионами. Работа с такими моделями тоже требует научного и этического контроля.

А можно ли получить плюрипотентные клетки без использования эмбриона? Оказалось, да. Учёные научились «перепрограммировать» обычные клетки взрослого организма, возвращая им способность превращаться в разные типы тканей. Так получают индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, или iPSC, которые используют для изучения заболеваний и разработки новых методов лечения.

Взрослые стволовые клетки

Взрослые стволовые клетки есть в разных тканях нашего организма. Например, их можно найти в костном мозге. В отличие от плюрипотентных, их возможности обычно уже ограничены определённой «специализацией».

Один из наиболее изученных видов — гемопоэтические, или кроветворные, стволовые клетки. Они находятся в костном мозге и дают начало клеткам крови. Их трансплантацию уже давно применяют при некоторых заболеваниях крови и иммунной системы.

При пересадке от донора важна иммунная совместимость. Организм пациента может атаковать чужие клетки, а иммунные клетки донора — наоборот, ткани пациента.

Источники стволовых клеток зависят от их типа и задачи. Например, кроветворные стволовые клетки можно получить из костного мозга, периферической или пуповинной крови.

Из костного мозга их берут во время специальной процедуры с обезболиванием. Есть и менее инвазивный способ — получить их из крови. Для этого сначала с помощью препаратов выводят нужные клетки в кровоток, а затем кровь пропускают через аппарат, который собирает их и возвращает остальное человеку. Такая процедура называется аферезом.

Ещё один источник — пуповинная кровь. Её собирают после рождения ребёнка, когда пуповина уже пережата. При такой пересадке требования к совместимости донора и пациента иногда могут быть менее строгими, чем при использовании материала от взрослого неродственного донора.

Пуповинную кровь можно заморозить.

В дальнейшем её можно использовать для совместимого пациента. А вот собственная пуповинная кровь подходит для лечения не при каждом заболевании.

Некоторые методы лечения стволовыми клетками уже применяют в медицине, другие пока проходят клинические исследования. Разберём несколько примеров — от давно используемой трансплантации до экспериментальных клеточных технологий.

Лейкоз

При лейкозе нарушается нормальное образование крови в костном мозге. Поэтому при некоторых видах заболевания после основного лечения пациенту пересаживают кроветворные стволовые клетки. Их задача — прижиться в костном мозге и восстановить кроветворение, то есть производство новых клеток крови.

Материал для трансплантации может быть получен от самого пациента или от донора. Во втором случае есть дополнительный эффект: иммунные клетки донора способны распознавать и атаковать оставшиеся опухолевые клетки. Такую трансплантацию применяют в медицине уже много лет.

Болезнь Паркинсона

При болезни Паркинсона постепенно гибнут нейроны, которые вырабатывают дофамин — вещество, необходимое для управления движениями. Учёные исследуют возможность заменить погибшие нейроны новыми, выращенными из стволовых клеток, а затем пересадить их в мозг пациента.

По этому принципу работает экспериментальный препарат бемданепроцел. В 2025 году были опубликованы результаты испытания с участием 12 пациентов. Исследование показало, что пересаженный материал приживается и со временем может превращаться в дофаминовые нейроны.

Сахарный диабет

При диабете 1-го типа организм разрушает собственные клетки, которые вырабатывают инсулин. Учёные пытаются вырастить им замену из плюрипотентных стволовых клеток и затем пересадить пациенту.

Так испытывают препарат зимислецел. В исследовании 2025 года новые клетки начали работать у всех 14 участников. Из 12 человек, получивших полную дозу, 10 через год уже не нуждались в инъекциях инсулина. Но всем участникам приходилось принимать лекарства, подавляющие иммунитет, а сам метод пока остаётся экспериментальным.

В России разрабатывают тканевые эквиваленты кожи, которые исследуют для восстановления повреждённых тканей.

• «Биологический эквивалент кожи» (БЭК) изучают для лечения ожогов. Это клеточная конструкция на специальном материале-носителе, которая должна помочь восстановлению повреждённой кожи.
• «Дермальный эквивалент кожи» (ДЭК) исследуют при трофических венозных язвах — долго не заживающих ранах, связанных с нарушением кровообращения.

Пока эти разработки проходят клинические испытания: специалисты проверяют их безопасность и эффективность.

Стволовые клетки действительно применяют при некоторых онкологических заболеваниях, но важно понимать, зачем именно они нужны. Например, при некоторых видах рака крови используют трансплантацию кроветворных стволовых клеток. После пересадки они помогают восстановить нормальное кроветворение.

С опухолями других органов всё иначе. При раке лёгкого, молочной железы или кишечника нет стандартного лечения, при котором стволовые клетки вводят в организм, чтобы они нашли и уничтожили опухоль.

Иногда трансплантация нужна не для борьбы с самой опухолью, а для восстановления организма после лечения. Высокие дозы противоопухолевых препаратов могут сильно повредить костный мозг и нарушить кроветворение. В таком случае его работу восстанавливают с помощью кроветворных стволовых клеток. Такой подход применяют, например, при нейробластоме высокого риска — злокачественной опухоли нервной системы.

Клеточная терапия подходит далеко не для любой ситуации, а её риски зависят от конкретного метода. Например, организм может отторгнуть пересаженные клетки, а сами они — начать развиваться не так, как ожидалось. В некоторых случаях существует риск нежелательного роста и образования опухоли или других осложнений.

Есть и техническая сложность: для лечения нужно вырастить много нужных клеток и убедиться, что все они обладают необходимыми свойствами. Сделать это в больших масштабах и с постоянным качеством непросто.

Новый метод должен пройти несколько этапов исследований, чтобы специалисты могли оценить его безопасность и эффективность.

Одно из самых интересных направлений — выращивание тканей и органов. Учёные уже могут получать из стволовых клеток разные типы тканей и небольшие трёхмерные структуры — органоиды. Они похожи на упрощённые модели настоящих органов и помогают изучать, как те формируются и работают.

А вот вырастить полноценное сердце, почку или печень для пересадки человеку пока не удалось. Настоящий орган устроен гораздо сложнее: в нём должны правильно сформироваться разные типы клеток, кровеносные сосуды и другие структуры. Научиться управлять этим процессом — одна из задач тканевой инженерии.

Есть и другая проблема: даже разработанные клеточные технологии сложно сделать массовыми. Для лечения нужно получить достаточно материала с нужными свойствами, тщательно проверить его качество, а затем доказать безопасность и эффективность метода в клинических исследованиях.

Стволовые клетки уже применяют в медицине: например, кроветворные используют для лечения некоторых заболеваний крови. Другие технологии — от восстановления нервной ткани до выращивания органов — пока проходят испытания.

Важно различать то, что уже доказано и применяется, и то, что пока только исследуют.

Но исследования постепенно показывают, где стволовые клетки действительно могут помочь пациентам.