Источниками стволовых клеток являются не только эмбриональные ткани, но и постоянно регенерирующиеся ткани взрослого человека. Например, мезенхимальные стволовые клетки выделяют из костного мозга, а стволовые клетки эпидермиса кожи берут из волосяных фолликул – специализированных структур, ответственных за рост волос.
Выделение стволовых клеток из «взрослых» тканей связано с проблемой их идентификации, а значит, с поиском молекулярных маркеров (специфических белков на клеточной мембране), которые помогают распознать и отделить ее от общей клеточной массы.
Тем не менее ряд таких маркеров идентифицирован и есть возможность получать клеточные культуры из стволовых клеток взрослых тканей. Замечательным свойством «взрослых» клеток является способность к трансдифференцировке, иначе говоря, к перемене специализации. О том, что во взрослом организме существуют клетки, способные превращаться в любые другие, биологи узнали почти что случайно. После одной из пересадок женского костного мозга мужчине при последующих биохимических анализах оказалось, что в клетках печени и других органов мужчины успешно функционируют соответствующие специализированные клетки, имеющие женский набор хромосом. Так был открыт механизм уникальной способности живых организмов восстанавливать то, что «сломалось» или погибло в процессе жизнедеятельности. Так, стволовые клетки мозга способны превращаться в клетки крови, а стволовые клетки кроветворной системы могут дифференцироваться, в зависимости от молекулярных сигналов, в клетки сердечной мышцы или печени. Однако проблема эффективного распознавания и выделения стволовых клеток из общей клеточной массы, а также управление процессами дифференцировки стволовых клеток еще далеки от своего разрешения.
Универсальные солдаты
На начальных этапах реконструкции ткани клетки интенсивно размножаются, а на заключительных – приобретают специфические функции, то есть дифференцируются. В ходе культивирования происходит как бы переключение программы клетки с пролиферации (деления) на дифференцировку (специализацию). Всего в человеческом организме существует около 220 типов клеток, и для многих из них механизмы такого переключения пока неизвестны. Исключительно перспективным в тканевой инженерии считается применение эмбриональных стволовых клеток, из которых формируются различные ткани и органы в процессе внутриутробного развития. Эти клетки обладают высокой пролиферативной активностью и способны к самой разнообразной дифференцировке. Эмбриональные стволовые клетки человека выделяют на стадии развития эмбриона, которую именуют бластоцистой, что соответствует пятому дню от момента оплодотворения яйцеклетки. На этой стадии сферическая бластоциста состоит из 150 клеток, из которых 30 – стволовые. Используя это совсем небольшое количество клеток, в дальнейшем нарабатывается необходимая клеточная масса для реконструкции ткани. Обычно в работах по тканевой инженерии экспериментатору приходится оперировать с клеточными культурами, содержащими от десятков тысяч до сотен миллионов клеток, а это означает, что клетки в культуре прошли несколько десятков циклов деления. Однако лишь в 1998 году удалось получить устойчивую культуру стволовых клеток человека, делившуюся более 6 месяцев (аналогичная линия мышиных стволовых клеток была получена еще в 1981 году).
