Стовбурові клітини – останнім часом модна тема. Особливо у косметиці. Тому ми вирішили звести базову інформацію про них воєдино – можливо, вам знадобиться.

Стовбурові клітини – досить особливі клітини. Вони можуть – що звичайно у світі клітин – відтворювати самі себе. А можуть родити інші клітини з іншими функціями та особливостями. Це якби корова могла – залежно від потреби моменту – народжувати за власним бажанням телят, або поросят, або щенят, наприклад.

Наше тіло містить (приблизно) понад двісті видів клітин. Кожен вид має свої властивості та призначення. Але як таке може бути, якщо ДНК у всіх клітин однакова?

Механізм, по суті, простий: як у швейцарському складаному ножі. Ви активуєте (виймаєте) ті леза, які вам потрібні. Одне лезо – отримуєте ніж; друге – викрутку; третє – пилку для нігтів. Так само і геном клітини: активується один набір генів – і виходять клітини печінки, гепатоцити; активується інший набір генів – виходять нейрони. Але, на відміну від швейцарського ножа, відключити у клітині, що вже визначилася один набір генів і включити інший – неможливо.

Такий фокус (як зі швейцарським ножем) вдається тільки певним видам клітин – стовбуровим клітинам.

Стовбурові клітини є у кожній живій багатоклітинній істоті – у рослині, тварині, людині. Велика кількість стовбурових клітин міститься у зародках. І саме завдяки цим клітинам ми з часом перетворюємося з неоформленої грудки плоті у повноцінну людську істотку з носом, легенями, волоссям та мозком. Так само, як інші неоформлені грудки стають рослинами з гілками, листям і квітами або кошенятами з очками, лапками та хвостиками. Але стовбурові клітини містяться не тільки у зародках. Вони є й у дорослих людей, тварин, рослин – і вони відповідають за оновлення тих тканин, що відмирають впродовж нашого існування. І життя будь-якої істоти без них була б короткою і не дуже приємною.

Наприклад, людська шкіра. Верхній шар шкіри складають відмерлі кератиноцити, які утворюють на поверхні нас захисний ороговілий шар (епідерміс). З часом ці мертві, висохлі, зневоднені клітини осипаються і полишають наше тіло, перетворюючись на пил (буквально). Якби вони не відновлялися – ми б лишилися зовсім без шкіри бігом місяця (і нас чекала б болюча й люта смерть). Але природа – геніальний інженер; і тому глибинні шари шкіри містять стовбурові клітини. Відмерлі кератиноцити осипаються; стовбурові клітини у базальному шарі – діляться та утворюють нові кератиноцити (нарівні з новими стовбуровими клітинами – приблизно половина нащадків тієї клітини, що розділилася, стає кератиноцитами, друга ж половина – такими ж стовбуровими клітинами).

Східні процеси відбуваються з кров’ю, слизовими оболонками, тканинами печінки та іншим.

Але ті стовбурові клітини, що містить дорослий організм, не ідентичні стовбуровим клітинам ембріону. Клітини дорослого організму – це постнатальні стовбурові клітини; вони можуть відтворювати як самі себе, так й інші типи клітин, але на відміну від ембріональних стовбурових клітин, цілковито визначені. Ті стовбурові клітини, які перетворюються на клітини шкіри – не можуть перетворитися в клітини слизової оболонки кишечнику; та навпаки. Ділитися, звісно, можуть і інші клітини нашого організму; але тільки при умові, що вони живі й неушкоджені (тобто відмерлі клітини епідермісу ділитися не можуть); і відтворювати вони можуть тільки самі себе.

Інша справа – стовбурові клітини ембріону. Це ідеальні стовбурові клітини. Вони дійсно здатні перетворюватись на будь-які клітини з тих, що складають наш організм. Але вони живуть не довше за декілька днів: у людському зародку вони дуже швидко перетворюються у спеціалізовані клітини тканин і в постнатальні стовбурові клітини.

Парадоксально, але факт: ідеальні стовбурові клітини ми можемо спіткати тільки у пробірках.

І виростити їх у пробірці – непросте завдання. Оточення має бути стерильним (щоб культуру клітин не заразив грибок або бактерія); в ньому мають підтримувати стабільну температуру (37°C – температура нашого тіла) і вологість; хімічний склад повітря теж мусить відповідати «природним умовам» життя клітини. Та на додаток капризні клітини не завжди хочуть належним чином рости у лабораторних культурах…

Так, в теорії чудесні стовбурові клітини відкривають перед нами перспективи, від яких віддих перехоплює. Достатньо пересадити стовбурову клітину в ушкоджений або зношений орган – і вона почне ділитися, породжуючи новенькі, молоді, жваві клітини потрібного типу. Ось вона – вічна молодість; ось воно – вічне життя!

На практиці – все не так райдужно. Наприклад, як дати ембріональній стовбуровій клітині, вирощеній у пробірці, команду стати, скажімо, саме нейроном – незрозуміло. У реальності, зародкова стовбурова клітина, пересаджена у серцеві тканини – якщо не загине впродовж найближчих декількох секунд (що, як правило, відбувається) може стати не кардіоміоцитом, як планувалося, а злоякісною пухлиною. Може здатися, що з постнатальними стовбуровими клітинами справа мусить стояти краще. Чого вже простіше: взяти стовбурові клітини печінки, пересадити у хворий орган – і вони швидко наплодять чудових нових клітинок. Але ось проблема: клітини печінки вперто відмовляються рости у лабораторії; і навіть якщо ростуть – то вироджуються і втрачають здатність породжувати гепатоцити. І так мається справа з більшістю тканино специфічних постнатальних стовбурових клітин. Їх неможливо отримати від донорів у достатній кількості (якщо це взагалі можливо) – і виростити синтетично їх теж неможливо. Сліпий кут. Хоча можливість є: виконують пересадки клітин печінки або підшлункової – але при певній умові: потрібен тільки-но померлий підхожий донор – і ще такий, що знаходиться на достатньо близькій відстані від хворого; для того, щоб пересадка була зроблена протягом лічених годин (якщо не хвилин). Єдиним більш-менш надійним та ефективним способом на цей час залишається пересадка кісткового мозку (він містить стовбурові клітини, що породжують клітини крові) – а й те залишаються складності з підбором донорів та організацією операції.

І це ще не згадуючи про імунну реакцію – організм може просто відмовитися приймати чужі клітини.

Але  дослідження рухаються уперед: наприклад, у 2013 році в Массачусетсі з людських стовбурових клітин вдалося вивести кровоносні судини в експериментальної миші. І вчені й надалі сподіваються, що певного чудового дня медицина за потреби зможе виростити нову нирку, підшлункову залозу або серце для кожної людини.

Так, перспективи неосяжні та ваблять. Складно (навіть неможливо) описати всі керунки досліджень у цій галузі; тому ми лише трохи детальніше зупинимося на стовбурових клітинах шкіри та на їх використанні у косметиці.

Тканиноспецифичні постнатальні стовбурові клітини шкіри – як і такі клітини інших органів – остаточно формуються вже після народження.

У базальному шарі шкіри міститься невелика (відносно) кількість стовбурових клітин шкіри – тканиноспецифічних прогеніторних клітин. Треба відмітити, що стовбурові клітини розрізняють не стільки за якимись зовнішніми ознаками, скільки за поведінкою. Простіше кажучи, доки клітина не розділилася – ми не можемо знати, чи це звичайна клітина, чи стовбурова. Отже, клітини базального шару шкіри регулярно діляться, утворюючи дві точних подоби себе. Але після поділу деяких клітин їх нащадки починають себе відмінно поводити. Більшість клітин продовжує ділитися, доки не полишить базальний шар; після цього вони починають поступово тверднути та відмирати – це так звані перехідні клітини, які зрештою стають знайомими нам кератиноцитами. Але деякі – залишати базальний шар відмовляються; і з бігом часу знову діляться, породжуючи двох нащадків з абсолютно різними характерами: один продовжує мирне існування в затишному базальному шарі; інший хоробро лине до сонця, до поверхні шкіри – де наприкінці гине.

По суті, стовбурові клітини епідермісу вже давно використовують для лікування опіків. Пересадка шкіри фактично і є пересадкою стовбурових клітин. А з 1970-х років клітини шкіри вирощують у лабораторних культурах: взявши у пацієнта зразок клітин, сучасна медицина може виростити достатню для того, щоб покрити все тіло пацієнта кількість клітин менше, ніж за місяць. Правда, вирощена з лабораторної культури шкіра, не має ані волосяних фолікулів, ані потових залоз – епідермальні стовбурові клітини не вміють породжувати нащадків, які створили б волосину або залозу. Імплантована шкіра нагадує целофановий пластир – уявіть тільки, що вас щільно обгорнули у харчову плівку. З усім тим, ця технологія врятувала вже не одне життя жертв великих опіків.

Використовують  стовбурові клітини тваринного походження (у тому числі й людські) і в індустрії краси. А саме у пластичній хірургії – та їх використання в ній в цілому аналогічне тому, що ми описали у попередньому абзаці.

Але медицина – медициною, а ми збирались говорить про стовбурові клітини та косметику. Дивно, але найширше застосування у виробництві косметики знаходять зараз не людські, і навіть не тваринні стовбурові клітини, а стовбурові клітини рослин. Клітини рослин мають дійсно унікальні можливості: наприклад, ще у 1958 році з однієї клітини моркви виростили цілу морквину. Отже, стовбурові клітини рослин могли б бути аналогом наших ембріональних стовбурових клітин. Але – на жаль! – це неможливо. Тому рослинні стовбурові клітини використовують для отримання речовин рослинного походження без того, щоб ушкоджувати саму рослину: і це досить важливо, тому що багато з корисних для нас речовин можна отримати тільки з рідкісних рослин, які до того ж не піддаються культивації. Отже, якщо ви бачите на етикетці косметичного продукту згадку про стовбурові клітини – це практично завжди будуть стовбурові клітини рослин.

Тут треба звернути увагу на одну важливу річ: жодна косметика не може містити в собі живих стовбурових клітин – як ми вже бачили, для їх існування потрібні дуже специфічні умови. Тому в косметиці знаходять застосування не самі клітини, а екстракти стовбурових клітин.

В чому суть процесу? При старінні шкіри її стовбурові клітини поступово втрачають здатність до регенерації. Для того щоб активізувати цю здатність, в лабораторіях з рослинних клітин видобувають екстракти, що містять речовини (гормони, ензими), які активізують процеси регенерації у стовбурових клітинах людської шкіри. Результати є, хоча вони й не настільки вражають, як можна було б чекати. Екстракт стовбурових клітин звичайного яблука, наприклад, згідно з дослідженням, яке провели у Швейцарії у 2008 році, зменшував глибину зморшок під очима на 8% після нанесення його протягом двох тижнів; і на 15% – після нанесення протягом чотирьох тижнів. В принципі, екстракт яблука (або навіть часточка яблука, якою ви будете натирати шкіру) буде спричиняти таку ж дію, хоч і з меншим ефектом. Але різниця, скоріше за все, не в способі отримання активної речовини, а в способі її «доставлення»: в експерименті для доставлення екстракту використовували ліпосоми: крихітні, порожні всередині утворення, які можуть проникати вглиб клітини. Подібну картину демонструють й інші експерименти (їх, на жаль, поки небагато): екстракти стовбурових клітин не є чимось особливим – а лише витяжкою тих самих біологічно активних речовин, що виробники отримують іншими, більш традиційними способами. Єдина відмінність є в тому, що в екстрактах стовбурових клітин концентрація активної речовини може бути більшою, ніж у традиційних екстракті або олії. Але враховуйте, що концентрація активної речовини у складовій крему – це не те ж саме, що концентрація активної речовини у кремі. В косметиці, що містить 30% олії авокадо, кількість корисних речовин може бути значно більшою, ніж в косметиці, що містить 0,5% екстракту зі стовбурових клітин авокадо.

Висновок: ми б радили (принаймні, у найближчі десять-п’ятнадцять років) зберігати розумну долю скептицизму у стосунку до косметики, яка претендує на те, що вона містить стовбурові клітини. По-перше, в косметиці немає живих стовбурових клітин, а є лише екстракти з культур стовбурових клітин окремих рослин. По-друге, ці екстракти містять ті ж самі активні речовини, що й традиційні інгредієнти, які використовують у косметиці вже десятки (якщо не сотні) років. По-третє, кількість активної речовини у косметичному засобі залежить не від способу її отримання, а від її (сюрприз!) кількості.

Отже, не піддавайтеся на маркетинговий хайп; читайте етикетки (або просіть почитати їх вашого косметолога); і довго думайте перед тим, як витрачати власні гроші. Нічого нового, правда!

 «Biology», Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer; New York: McGraw-Hill Education, 2017.

 «Cosmetic Formulation. Principles and Practice», edited by Heather A.E. Benson, Michael S. Roberts, Vânia Rodrigues Leite-Silva, Kenneth A. Walters; Boca Raton: CRC Press, 2019.

«Plant stem cells in cosmetics: current trends and future directions», Sonia Trehan, Bozena Michniak-Kohn, and Kavita Beri; «Future Science», 2017 Nov; 3(4).

«Stem Cells: A Very Short Introduction», Jonathan Slack; Oxford: Oxford University Press, 2012.