Использование стволовых клеток в урологии и андрологии

В современной медицине мы все больше стараемся использовать максимально точную и персонализированную медицину. Что может быть персональнее, чем собственные стволовые клетки, которые попадают в органы-мишени и способствуют возобновлению функции своих собственных органов.

Немного о различных видах стволовых клеток

Большинство клеток человеческого организма имеет узкую специализацию, т. е. образуют какой-либо один тип клеток. Это обусловливает специфику формирования различных тканей и органов, обладающих особыми функциями. В организме человека таких клеток более 350 видов. В процессе эмбриогенеза, особенно на ранних стадиях, клетки организма еще не имеют узкой специализации, но способны дифференцироваться и быть родоначальником различных видов клеток. Такие клетки называются стволовыми. Они являются универсальным строительным материалом, из которого при соответствующем функциональном и анатомическом окружении на фоне специфических биохимических реакций дифференцируются любые клетки нашего организма.

Стволовые клетки – это отдельные клетки, или группа клеток-предшественников, обладающих способностью к самообновлению и дифференцировке в специализированные ткани.

Эти клетки, среди них – прежде всего эмбриональные стволовые (ЭСК), оказались перспективными не только для решения многих фундаментальных вопросов генетики и биологии развития, но и в практической биотехнологии, генной терапии, трансплантологии, гематологии, ветеринарии, фармакотоксикологии, при тестировании лекарств и в других областях. Если ЭСК выращивать в культуре, in vitro, из них возникают обычные стволовые (недифференцированные, самообновляющиеся) клетки, способные трансформироваться в разные типы клеток и тканей (кроветворные, половые, мышечные, нервные и др.) и длительное время сохраняться в условиях криоконсервации.

Используется две классификации стволовых клеток

По источнику происхождения клеток:

  • эмбриональные,
  • фетальные,
  • клетки костного мозга,
  • клетки пуповинной крови,
  • СК тканей взрослого организма и т. д.

По способности к дифференцировке:

  • тотипотентные, образующие клетки любых типов;
  • плюрипотентные, образующие клетки многих типов, но не всех;
  • мультипотентные, образующие клетки нескольких типов;
  • унипотентные, образующие только один тип клеток.

Дедифференциация клеток, так же как и привычное их развитие (пролиферация и дифференциация) находится под контролем конкретных генов развития. После травмы в месте повреждения формируется бластема (скопление клеток, способных к росту и регенерации), а затем происходит ее дифференциация в определенные типы клеток и регенерация утерянной ткани. Очевидно, что последние достижения в области тканевой биоинженерии приблизили ученых к возможности выращивать отдельные органы в лабораторных условиях, что предполагает беспрецедентный уровень персонализированной медицины, о котором ранее можно было только читать в научно-фантастических романах.

Надежные биоматериалы крайне необходимы, чтобы помочь улучшить результаты хирургического увеличения мочевого пузыря, уретропластики, хирургического лечения недержания мочи, эректильной дисфункции и удлинения, увеличения и реконструкции полового члена.

стволовые клетки урология андрология

Клеточный подход включает применение донорских клеток, которые используются либо самостоятельно (подход стволовых клеток), либо «высеиваются» на матрицу.

Существуют три потенциальных источника клеток:

  1. эмбриональные стволовые клетки — их получение связано с важными этическими вопросами, также они сохраняют аллогенный потенциал;
  2. гестационные стволовые клетки (из пуповины, плаценты и амниона) – их добывание более легко осуществимо и связано с меньшим количеством этических проблем;
  3. взрослые стволовые клетки, полученные из костного мозга, крови, жировой/соединительной ткани и скелетных мышц — в отличие от других стволовых клеток, они обладают низким онкогенным потенциалом и наибольшей биобезопастностью и возможностью применения для лечения многих заболеваний.

Стволовые клетки в урологии

Стриктура уретры – это довольно распространенное заболевание, которое ассоциируется с высоким уровнем рецидивирования и необходимостью повторного лечения. Заместительная уретропластика включает имплантацию здоровой ткани (например слизистой щеки) для того, чтобы улучшить результаты. Однако ограниченные ресурсы ткани и связанные с донорской тканью осложнения влияют на общие показатели успеха.

Raya-Rivera et al. отбирали ткань мочевого пузыря у пяти мальчиков (средний возраст 11 лет) с дефектами уретры в результате травмы и пересаживали ее на синтетическую матрицу из полилактогликолевой кислоты (PLGA) для того, чтобы создать новую уретру. По истечении трех месяцев во всех случаях образовалась нормальная архитектура уретры с удовлетворительными функциональными результатами.

Bhargava et al. продемонстрировали разработку аутологичного тканеинженерного слизистого трансплантата в результате культивирования всего нескольких клеток со слизистой щеки Данная методика является перспективной, несмотря на то, что большинство пациентов требовало дальнейшей хирургической модификации. Результаты соизмеримы с теми, что были достигнуты при работе с существующими материалами, хотя небольшое количество участников и короткий период наблюдения являются очевидными ограничениями в этих исследованиях.

Нашей клиникой, совместно с Украинской ассоциацией биобанков, достигнут успех в выращивании эпителия уретры для последующей расширяющей уретропластике при стриктурах уретры.

Также сейчас в лаборатории Андрологии проходит исследование о эффективности лечения пациентов со стрессовым недержанием мочи с помощью введения плюрипотентных аутологичных стволовых клеток в область сфинктера. Они воспроизводят функцию сфинктера путем роста соответствующих мышц.

Стволовые клетки в лечении мужского бесплодия

Другим перспективным направлением является введение коллагена с собственными стволовыми клетками пациента для лечения ретроградной эякуляции связанной с недостаточностью запирательного механизма, как правило, вследствие диабетической полинейропатии, из-за чего сперма при половом контакте не идет вперед, а выбрасывается назад, в мочевой пузырь. Нами давно используется методика введения филлеров — геля гиалуроновой кислоты в задние отделы уретры для создания запирательного механизма. Однако любой гель рассасывается через 1 год и проблема возвращается. Использование коллагена и стволовых клеток, которые потом вырастут в этой зоне и будут способствовать ее реиннервации, позволит решить проблему ретроградной эякуляции на длительный (до 3-6 лет) срок.

Также очень интересным является лечение мужского бесплодия путем введение аутологических стволовых клеток при необструктивной азооспермии, т.е. ситуации, когда яички полностью не вырабатывают сперматозоиды, поскольку в них отсутствует сперматогенный эпителий. В некоторых случаях введение в паренхиму яичка стволовых клеток способно восстановить продукцию сперматозоидов, возобновить чувствительность к фолликуло-стимулирующему и лютеинизирующему гормонам, улучшить синтез тестостерона, что может вернуть утраченную фертильную и улучшить сексуальную функцию.

стволовые клетки терапия

Стволовые клетки в андрологии

Крайне эффективным оказалось совместное применение PRP-терапии и аутологических стволовых клеток при лечении эректильной дисфункции среднего и старшего возраста. При этом наблюдается как снижение артериального притока, так и увеличение венозного оттока. Введение VGF – фактора, способствующего росту новых сосудов из PRP-фракции, и введение аутологических стволовых клеток способствует росту и восстановлению кавернозной ткани пещеристых тел полового члена и усиливает вено-оклюзивный механизм, что препятствует венозной утечке и восстанавливает твердость эрегированного полового члена.

Незаменимым являются интракавернозные инъекции стволовых клеток при операциях для лечения болезни Пейрони. Стандартная операция корпоропластики предусматривает иссечение бляшки и возобновление герметичности белочной оболочки кавернозных тел с помощью плоского графта, наиболее часто бычьего перикарда. При больших бляшках образуется крупный дефект кавернозной ткани из-за чего возможно неполное наполнение данного кавернозного тела и эректильная дисфункция и постоперациоонное искривление полового члена. Часто при больших бляшках урологи сразу предлагают установку пенильных имплантов, даже при нормальном уровне дооперационной эрекции. Введение стволовых клеток при операции и послеоперационном периоде позволяет восстановить объём кавернозной ткани и нормальную эрекцию после операции корпоропластики даже без использования протезов.

Также очень эффективным оказалось применение стволовых клеток в клинических методиках увеличения полового члена. Так стандартное хирургическое удлинение пениса предусматривает операцию лигаментотомии, которая дает 2-3 см и последующее ношение экстендера, который вытягивает половой член еще на 1,5-2см за 6 месяцев. Однако подобное вытяжение должно проводиться крайне аккуратно, чтобы не вызвать перерастяжение внутренних структур полового члена и как следствие вено-окклюзивную эректильную дисфункцию. Ежемесячные уколы аутологических стволовых клеток способствуют росту кавернозной ткани, а соответственно более быстрому и безопастному росту полового члена, что позволит увеличить половой член суммарно на 5-7 см и является безальтернативной методикой при изначально малом, менее 10 см в эрегированном виде, половом члене.

Для операции утолщения полового члена наиболее часто мы используем полисахаридную матрицу, пропитанную аутологичными стволовыми клетками или безоперационное введение колагена и/или полимолочной кислоты, также со стволовыми клетками. Филлеры через некоторое время исчезают, но стволовые клетки образуют структуры, увеличивающие половой член до 3 см в окружности.