Терминът „стволови клетки” навлезе широко в живота ни и почти всеки знае, че в кръвта от пъп­ната връв на новородени има стволови клетки. Това е така, но стволови клет­ки има и в други тъкани и органи.

Всъщност има раз­лични видове стволови клетки (СК), които се различават по свои­те качества и по своя произход. По-късно ще стане дума за това, но първо нека припомним основните характерис­тики, които са общи за всички видове и са сърцевината на качеството „стволовост”.

Едно от основните свойства на СК е, че те са незрели, или както още ги нари­чат биолозите – недиференцирани клетки. Това означава, че за разлика от соматични­те клетки, които изграждат тъканите и органите на възрастния организъм, те ня­мат специфични функции. Задачата им е да се делят, когато е необходимо, а те умеят да правят това много по-добре от сома­тичните клетки. Затова и често се казва, че стволовите клетки са „безсмъртни”, или че могат да се самовъзпроизвеждат „безкрайно”. Очевидно е, че тези твърде­ния са малко пресилени, защото не могат да бъдат потвърдени чрез опити (няма безсмъртен експериментатор, който да проведе такъв безкраен експеримент), но е доказано, че стволовите клетки могат да се делят поне два – три пъти повече от соматичните клетки.

На тези, които имат малко повече познания в биологията, вероят­но вече им е направило впечатление, че по споменатите характе­ристики – недиференцирани и „безсмърт­ни”, стволовите клетки приличат много на раково трансформираните клетки. Трябва да се подчертае обаче, че те са на­пълно нормални и в тях не са установени генетичните промени (мутации), които водят до раково израждане. За разлика от повечето ракови, стволовите клетки имат и още едно, много важно свойство.
При определени условия те могат да пое­мат пътя на специализацията и след като преминат няколко деления, да произведат поколение от специфично диференцирани клетки. Така от недиференцираните ство­лови клетки могат да бъдат получени всич­ки, над 200 специализирани клетъчни типа, които образуват тъканите и органите на човешкото тяло.

Споменатите основни свойства правят стволовите клетки изключително интересен обект за уче­ните. Много активно се изучава генната програма, която поддържа недиференцира- ното състояние на стволовите клетки. В резултат от тези проучвания бяха устано­вени главните гени, отговорни за стволовостта, и през 2006 г. японският професор Шиния Яманака (Yamanaka), (Нобелов лауре­ат за 2012 г., за него може да прочетете в бр. 2/2013 г. на сп. „Природа”) показа, че чрез тяхното активиране може да пре­върне диференцирана кожна клетка в неди- ференцирана стволова (такива клетки се означават като индуцирани плурипотентни стволови клетки, или iPS клетки).

Спо­собността на стволовите клетки да се делят многократно повече от соматичните клетки ги прави много интересен обект за проучване на механизмите, отговорни за клетъчното безсмъртие, а изучаването на насоченото им диференциране създава възможност да проучим правилата, които управляват развитието на човешкия организъм, и при­чините за възникване на различни патоло­гични състояния. Това са наистина много интересни научни въпроси, но те не са при­чината, поради която стволовите клетки се радват на такава изключителна попу­лярност, излизаща извън средите на учени­те.

Големият интерес се породи, когато стана ясно, че стволовите клетки могат да бъдат резервен материал за „поправка” на човешкото тяло. Както отбелязахме, една от уникалните им способности е да се делят многократно, т.е. възможно е в лабораториите да бъдат произведени неограничени количества човешки стволови клетки.

Тъй като те са неспециализирани, но имат възможност да се диференцират, от тях могат да бъдат получени нервни, кожни, мускулни, чернодробни или който и да е друг тип специализирани клетки. В за­висимост от заболяването, което трябва да бъде лекувано, ще бъде възможно изгот­вянето на „клетки по поръчка”, които да се използват за заместване на увредените или заболели клетки и тъкани на пациента. Тъй като за лечението ще се използват клетки, а не конвенционални лекарства, то се означава и с новото име – клетъчна те­рапия.

Така регенеративната медицина по­лучава немислимата доскоро възможност за борба с нелечими за момента заболява- ния като диабет тип I, инфаркт на мио­карда, болестта на Паркинсон, болестта на Алцхаймер и др. Въвеждането в прак­тиката на тези възможности обаче изис­ква още изследвания за установяване на най-ефективните протоколи за изолиране, култивиране и диференциране, както и за определяне на най-подходящите стволови клетки за всяко специфично заболяване.

Както споменахме още в началото, ство­ловите клетки са няколко вида, които се различават по своя произход и по някои специфични качества. Най-ясно съществу­ването на различните видове стволови клетки може да бъде обяснено, ако разгле­даме основните моменти от развитието на човека. Човешкият организъм възниква, след като сперматозоидът оплоди яйце клетката.

Получената единична клетка (оплодена яйцеклетка, зигота) е в състоя­ние да осигури развието на цялостен орга­низъм и затова се казва, че тя е тотипотентна (произхожда от латинската дума totus – цял). Тук трябва да се има предвид, че развитието на цялостния организъм изисква не само изграждането на тъкани­те на организма, а и на тъканите, които ще се погрижат за изхранването му – т.е. плацентата. По тази причина като тотипотентни се определят само клетките, чието поколение може да се развие едно­временно до ембрион и плацента.

В първите няколко дни оплодената яй­цеклетка се дели непрекъснато, а всички получени клетки са еднакви и запазват своята тотипотентност. Едва след около четвъртия ден от оплождането клетки­те, които образуват ембриона, започват да се специализират.
Така например отвън ембрионът се обвива със слой клетки, на­речени трофобласти (задачата им е да хранят ембриона и да участват в обра­зуване на плацентата), във вътрешността му се образу­ва празнина, която се изпълва с течност, а в единия му край се струпва група от клетки, наричана ембриобласт, или въ­трешна клетъчна маса. Имен­но от тази клетъчна маса през следващите дни и месеци на ембрионалното развитие ще се образуват всички тъкани и органи на бъдещия организъм, като всяка една от тези клет­ки има потенциала да образува която и да е от специализира­ните типове клетки на въз­растния човек. Тъй като тези клетки вече са загубили тоти- потентността си (не могат да образуват плацента), а да­ват началото само на различ­ните клетки на ембриона, те се означават с термина плу- рипотентни (произхожда от латинската дума plurimus – из­ключително много).

Ако клетките от вътреш­ната клетъчна маса бъдат из­вадени от ембриона (на този етап от развитието си той се означава като бластоцист) и бъдат поставени в подходя­щи лабораторни условия (ин- витро), които ги запазват в недиференцирано състояние, те могат да „привикнат” към новите условия и да станат родоначалници на линия от плурипотентни ембрионални стволови клетки. Точно така е постъпил през 1981 г. и откривателят на мишите ембрионал­ни стволови клетки сър Мартин Еванс (Evans), Нобелов лауреат за 2007 г., и 17 години след него и създателят на първи­те линии от човешки ембрионални ство­лови клетки – Джеймс Томсън (Thomson).

Чрез изолирането на клетките от въ­трешната клетъчна маса от ембриона и пренасянето им в лабораторни условия всъщност е възможно да се спре нормал­ното им развитие, но без да се засяга по­тенциалът им за продължаване на това развитие и диференциране до различни видове клетки.

Изследователите могат да контролират този процес, като от­глеждат ембрионални стволови клетки в условия, които ги задър­жат в плурипотентно състояние, или да променят условията така, че да позво­лят на клетките да се диференцират до някакъв желан клетъчен тип. Освен това съвременните техники позволяват тези клетки да бъдат замразявани и съхраня­вани дългосрочно при температурата на течния азот.

Поради това линиите от ембрионални стволови клетки се разглеждат като много ценен, възобновяем източник на диференцирани човешки клетки. Дори днес, вече 15 годи­ни след опитите на Томсън, продължава изолирането на нови линии от човеш­ки ембрионални стволови клетки, като броят им в различни лабо­ратории по света вече надхвърля 1500. Целта е създаването на банки, в които да се съхраняват достатъчно линии от ембрионални стволови клетки, подсигу­ряващи необходимата имуносъвместимост за бъдещи трансплантации.

Ако се върнем отново на човешкото развитие и продължим проследяването на стволо- вите клетки, трябва да отбележим, че те не изчезват с диференцирането на въ­трешната клетъчна маса до различните тъкани и органи на ембриона. Оказва се, че при формирането на дадена тъкан не всички клетки придобиват специализира­ни функции. Малък брой стволови клетки остават „скрити” в тъканта, в специални стволовоклътъчни ниши. Тези клетки се запазват след раждането и съществуват през целия живот на човека. Задачата им е да се грижат за тъканта, към която принадлежат, като се делят, когато е необходимо, за да подменят остарелите или болни клетки.

Тези „па­зители” на различните тъкани се означа­ват като възрастни (соматични) ство­лови клетки. Такива клетки, макар и много трудни за идентифициране, вече са установени в костния мозък, кръвта, мозъка, зъбната пулпа, кожата, мускули­те, ретината, панкреаса, черния дроб и др. Тъй като задачата им е да се грижат само за собствената си тъкан, техният потенциал за диференциация е значител­но по-ограничен от този на ембрионални­те стволови клетки. Така например възрастните (соматични) ство­лови клетки от кръвта (наричани още хемопоетични стволови клетки) могат да се диферен­цират само до белите и червени кръвни клетки, но не могат да формират нерв­ни клетки, а мозъчните възрастни (соматични) ство­лови клетки, образуват само неврони и глиялни клетки. Затова за възрастните стволови клетки се казва, че те са мултипотентни (от латински multus – много) и нямат по-големите, плурипотентни възможности на ембрионал­ните стволови клетки.

Регенеративната медицина възлага го­леми надежди на използването на възрастни (соматични) ство­лови клетки. Те могат да бъдат изолирани от пациента, намножени и диференцирани до желаните клетки в лаборатория и след това транс- плантирани с терапевтична цел в същия пациент. Така се преодолява проблемът с имунологичното отхвърляне, което може да възникне при използването на ембри­онални стволови клетки. В допълнение, използването на възрастни стволови клетки не поставя етичните въпроси, съ­пътстващи работата с ембрионални стволови клетки, при които се налага унищожаването на човешки ембри­они.

Макар и по-различни, към възрастните стволови клетки се причисляват и доби­лите популярност стволови клетки от кръв на пъпна връв  и амниотичните стволови клетки. Общото при тях е, че се съдържат в т.нар. „био­логични отпадъци”, които се получават в процеса на раждане. Всъщност тези отпадъчни материали се оказват мно­го ценни. От тях могат да се изолират стволови клетки, които да бъдат съхра­нени в обществени или частни банки и използвани за трансплантация и лечение. Широкоизвестните стволови клетки от кръв на пъпна връв са много сход­ни с тези в костния мозък и също като тях могат да образуват кръвните клет­ки на възрастния човек. Също като тях те се използват за лечение на ракови и наследствени заболявания, засягащи кръв­ните клетки. За разлика от тях обаче стволовите клетки от кръв на пъпна връв предизвикват по-слаба реакция на отхвърляне след трансплантация и полу­чаването им е лесно и без необходимост от донори.

Ако вземем предвид и факта, че само през 2013 г. в света ще се случат над 130 милиона раждания, става очевид­но, че човечеството разполага с почти неизчерпаем източник на този тип ство- лови клетки. Същото важи и за амниотичните стволови клетки. Те могат да бъдат изолирани от околоплодните води (амниотична течност) и въпреки че все още не са прилагани за лечение, са мно­го интересни и перспективни. За разлика от другите възрастни стволови клетки, амниотичните стволови клетки вероятно притежават по-широк по­тенциал за диференциация и подобно на ембрионални стволови клетки ще могат да бъдат използвани за по­лучаване на различни видове диференци­рани клетки, присъщи на повече от една тъкан.

И така, вече е напълно доказано, че по време на ранното развитие и живота на човек в тялото му се образуват и „рабо­тят” различни видове стволови клетки. Досегашните експерименти демонстри­рат ясно, че те могат да бъдат извадени от организма, могат да бъдат отглежда­ни в лабораторни условия и манипулирани така, че да продължат да се умножават или да се специализират в желаната от из­следователите посока. Получените дифе­ренцирани клетки могат да се използват за трансплантация в човешкото тяло с терапевтична цел.

Откриването на тези нови за биологичната наука принципи раз­криват изключителни възможности не само за обогатяване на познанията ни, но и за създаване на напълно нови начини за поддържане на човешкото здраве. Овла­дяването на потенциала на стволовите клетки и осъществяването на тези вълну­ващи възможности изисква още много уси­лия, средства и експериментална работа, но залогът си заслужава.