Терапия стволовыми клетками собак

В то время в прошлом году я не знал, что терапия стволовыми клетками для животных существует. В поисках работы, где я мог бы использовать свои знания в области биологии и любовь к животным, я нашел вакансию специалиста по стволовым клеткам в местном ветеринарном кабинете. Я получил работу! – и обнаружили, что мало что может быть более захватывающим, чем участие в превращении собаки, которая так сильно страдала от боли, что едва могла двигаться, чтобы снова стать собакой, способной бегать рысью и снова радоваться жизни.

Терапия стволовыми клетками является мощным инструментом в лечении дегенеративных или других заболеваний, а также травм. Это эффективный способ регенерации поврежденных или больных тканей с использованием клеток собственного тела собаки. Впервые он был использован в ветеринарии в 2002 году для восстановления сухожилий и связок у лошадей. Поскольку серьезные травмы ног могут быть вредными для лошадей, особенно для тех, кто занимается скачками и прыжками, терапия стволовыми клетками изменила правила игры. Результаты были замечательными — большинство лошадей, прошедших курс лечения, смогли вернуться к своей прежней активности.

В конце концов терапия стволовыми клетками стала использоваться для лечения животных-компаньонов, в первую очередь для тех же проблем с восстановлением сухожилий или связок, но в основном она была сосредоточена на артрите. Хотя это и не панацея, терапия стволовыми клетками представляет собой подход с низким уровнем риска для лечения травм и дегенеративных заболеваний, обеспечивающий нашим собакам лучшее качество жизни без зависимости от лекарств.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТВОЛОВЫХ КЛЕТКАХ

Что такое стволовая клетка? Это не такой простой вопрос, как кажется. Существуют различные типы стволовых клеток, но первая основная характеристика стволовых клеток (СК) заключается в том, что они могут стать одним из множества различных типов клеток (называемых дифференцировкой), дающих начало различным тканям. Стволовые клетки также очень пролиферативны, то есть они быстро делятся и производят больше клеток, но с разной скоростью в зависимости от типа СК.

Существует разница между эмбриональными и взрослыми стволовыми клетками. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) отвечают за эмбриональное развитие. Они плюрипотентны, что означает, что они могут развиваться в клетки любого типа во взрослом организме. И они значительно пролиферативны, в большей степени, чем взрослые SC. ЭСК не существуют в организме после рождения.

Эмбрион развивается из одной клетки в сложный организм, состоящий из множества тканей. Ход развития включает в себя много стадий, но, если коротко, несколько клеток пролиферируют и в конечном итоге развиваются специализированные клетки, из которых состоят все различные ткани организма. ЭСК в раннем эмбрионе пролиферируют или делятся, чтобы очень быстро произвести больше клеток. Они плюрипотентны что означает, что они способны стать любым типом клеток в организме. По мере развития клетки в конечном итоге становятся более специализированными и менее пролиферативными. Существует много стадий или уровней по мере продвижения SC к специализации.

В начале развития ЭСК дифференцируются в один из трех зародышевых листков, каждый из которых дает начало определенным частям плода. Энтодерма (эндо =внутренний) дает начало многим внутренним органам, включая легкие, поджелудочную железу, желудок и печень. Мезодерма (мезо =средний) дает начало костям, хрящам, сухожилиям, связкам, мышцам, сердцу, жиру и некоторым нервным тканям. Эктодерма (экто =внешний) дает начало нейронам, наружным слоям кожи и волос. Когда ESC делятся, они производят новые SC, которые специализируются на одном из этих слоев. Эти SC производят больше SC, а также «клеток-предшественников», предшественников специализированных клеток, которые составляют отдельные ткани.

Линия мезодермы продуцирует мезенхимальные стволовые клетки (МСК), которые используются для терапии. MSC считаются мультипотентными (в отличие от плюрипотентных), потому что они могут давать начало ограниченному числу тканей. МСК и СК двух других линий присутствуют в полностью развитом организме, но находятся в спящем состоянии или неактивны до тех пор, пока они не потребуются. Они активируются травмой или болезнью, после чего начинают размножаться и дифференцироваться.

Бесспорный

Услышав, чем я сейчас зарабатываю на жизнь, друзья иногда спрашивают меня:не вызывает ли терапия стволовыми клетками противоречий? В нашем контексте нет! Споры касаются использования эмбриональных стволовых клеток. Существуют возражения против их использования у людей с этической и религиозной точек зрения. Кроме того, с клинической точки зрения оказалось, что ЭСК трудно использовать должным образом, а в некоторых случаях и опасно. Из-за их высокой пролиферативной природы они могут воспроизводить слишком много. Это может привести к мутациям в клетках, которые могут привести к раку.

Мы используем взрослые стволовые клетки. Нет никаких этических проблем, потому что клетки могут быть извлечены из живого организма с минимальным риском. Для подкожной терапии в ветеринарии клетки берут у того же животного, которое будет использовать их в терапевтических целях. А поскольку взрослые стволовые клетки менее «горячие» с точки зрения пролиферации, их геном остается гораздо более стабильным, что практически исключает возможность развития рака.

ПРИМЕНЕНИЕ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

Взрослых СК во взрослом организме много. Обычно они бездействуют и активируются в ответ на повреждение ткани или заболевание, которое запускает сложный каскад клеточных и химических сигналов. Локальные SCs активируются и мигрируют в определенную область и пролиферируют, создавая больше стволовых клеток, а также клеток-предшественников для замены специализированных клеток (таких как хрящи или кости), которые были повреждены.

Важно отметить, что МСК можно использовать для лечения тканей, которые они не дают; их основной функцией в этих случаях является активация СК в этой ткани. СК также модулируют иммунную систему, уменьшая воспалительную реакцию. Основная функция стволовых клеток, используемых для терапии, заключается в прямой (в случае тканей линии мезодермы) или косвенной (в случае линий энтодермы или эктодермы) регенерации здоровой ткани для замены поврежденной или больной.

Итак, в случаях артрита или дисплазии, когда есть повреждение кости или хряща, МСК продуцируют и становятся этими клетками; при повреждении связок они производят клетки связок. В случае двух других линий МСК стимулируют СК этой линии к продукции новых клеток, таких как клетки печени или клетки кожи. Поскольку подкожная терапия заставляет организм регенерировать новые, здоровые клетки, ее часто называют регенеративной медициной.

Чтобы провести терапию стволовыми клетками, мы должны сначала извлечь МСК, сконцентрировать их, а затем доставить в область повреждения или заболевания. Чем ближе клетки могут быть размещены к конкретному проблемному месту, тем лучше. При артрите МСК вводят в больной сустав; для областей или органов, где инъекция невозможна, МСК вводят внутривенно. По мере того, как SCs путешествуют по крови и достигают различных органов, они могут реагировать на определенные области дистресса в этих тканях.

Большинству собак, получающих подкожную терапию, потребуется несколько курсов лечения. Время между процедурами зависит от индивидуальных особенностей. Повторное лечение проводится с интервалом от одного до двух месяцев до года или около того. В своей работе я видел несколько случаев, когда проблема исчезала после одной процедуры. Это не часто, но бывает.

ПРОЦЕСС ЛЕЧЕНИЯ

Для подкожной терапии МСК извлекают из тела животного, подлежащего лечению. Они присутствуют в таких тканях, как кости, жир, кожа, мозг и сердце. Первоначально СК выделяли из костного мозга. Однако в жировой (жировой) ткани содержится большее количество МСК, и эта ткань менее травматична для забора, поэтому этот источник используется чаще всего.

Есть несколько источников жировой ткани у собак. Некоторые ветеринары берут жир из лопаточной (плечевой) области. Другие, включая ветеринара, на которого я работаю, доктора Роберта Хаглера из Лафайета, Калифорния, предпочитают использовать жир из области пупка. Это относительно простая процедура, но требует общей анестезии.

После удаления жир обрабатывается для извлечения стволовых клеток из ткани (это моя работа!). Ткань проходит несколько этапов механического и химического переваривания и разделения. Через несколько часов на выходе образуется стромально-васкулярная фракция (СВФ), в которой сконцентрированы мезенхимальные СК, а также другие клетки и компоненты, поддерживающие действие МСК. В зависимости от ветеринара, СВФ может быть взят на месте, и в этом случае собаку лечат в тот же день (в клинике, где я работаю, мы делаем обработку на дому). Большинство ветеринаров отправляют жир на переработку, а SVF возвращают для обработки на второй день после сбора урожая, когда его вводят собаке.

Как правило, в зависимости от состояния, которое лечат, достаточно клеток из собранного жира для многократного лечения. СВФ, необходимый для начального лечения, слегка разбавляют стерильным физиологическим раствором и делят на части в соответствии с количеством необходимых инъекций. Обогащенная тромбоцитами плазма (PRP, подробнее об этом ниже) обычно добавляется к SVF для дополнительной поддержки ответа стволовых клеток. Обычно мы сохраняем небольшую порцию СВФ для внутривенного введения. Лишние жиросодержащие клетки для будущих обработок отправляются на обработку, а клетки криогенно замораживаются.

В большинстве случаев собаке вводят седативное средство для инъекций. Если вам когда-либо делали инъекцию в сустав, вы знаете, что это довольно болезненно и что собаке намного легче дать успокоительное. Если МСК вводят только внутривенно, седация обычно не требуется. После завершения инъекций седативный эффект отменяется, и собака может вернуться домой после полного выздоровления.

Дальнейшее лечение будет проще, так как сбор жира и экстракция клеток уже завершены. В нашем офисе собака приходит утром в офис и сдает кровь на PRP. Кровь обрабатывается для получения PRP, в то время как размороженный SVF проходит этапы промывки и активации MSC. После того, как оба компонента приготовлены, их вводят, как описано выше.

При инъекциях суставов первые несколько дней после лечения могут быть более болезненными, чем до лечения. Время, когда положительные результаты станут очевидными, варьируется от собаки к собаке. В среднем это вопрос нескольких недель, но в некоторых случаях мы видим положительные результаты уже через несколько дней, а бывают случаи, когда на это уходит месяц или два.

ОБОГАТАЯ ТРОМБОЦИТАМИ ПЛАЗМА

Многие ветеринары сопровождают MSC богатой тромбоцитами плазмой. Это вещество помогает усилить сигналы от поврежденной или поврежденной области и направляет МСК в эту область. Это помогает получить максимальную отдачу от используемых MSC. PRP также использует собственные ткани собаки — в данном случае кровь, которую берут в день лечения. Он обрабатывается с использованием ряда этапов разделения для концентрации тромбоцитов и ряда факторов роста, присутствующих в крови, а затем активируется PRP. Его комбинируют с СВФ и вводят вместе с ним в виде инъекций.

В нашем офисе мы иногда используем PRP помимо подкожной терапии, чтобы способствовать заживлению. Самый поразительный пример его эффективности, который я видел, был, когда двум собакам в один и тот же день сделали операцию остеотомии большеберцового плато (TPLO) по поводу разрыва передней крестообразной связки. У обоих была предыдущая операция TPLO на другой задней ноге. После завершения процедуры в область хирургического вмешательства вводили PRP. По словам владельцев и доктора Хаглера, у обеих собак было меньше времени на восстановление по сравнению с их предыдущими операциями, и они стали использовать хирургические ноги гораздо раньше.

РИСК

Терапия стволовыми клетками очень безопасна. МСК, используемые для терапии, являются аутологичными, то есть они получены от той же собаки, которая их получит, поэтому риск отторжения отсутствует. Побочных эффектов от самого лечения практически нет. Процесс лечения основан на биологии животного и использует естественные целебные свойства его собственных клеток.

Наиболее значительный риск терапии связан с общей анестезией, необходимой для хирургического удаления жира у собаки. Всегда есть некоторый риск в хирургических процедурах, требующих анестезии, особенно для пожилых или ослабленных собак. Кроме того, существует некоторый риск заражения, так как инъекции часто делаются в суставы. Чтобы снизить этот риск, инъекции МСК часто сопровождаются небольшой дозой антибиотика.

Трансформация Рокко

Рокко — 10-летний черный лабрадор-ретривер. Тринадцать месяцев назад он впервые прошел лечение стволовыми клетками, чтобы решить ряд проблем, включая артрит обоих бедер и неврологическую проблему, вызывающую слабость в задней части тела. Из-за боли в бедрах в сочетании со слабостью задней части ему было все труднее передвигаться. Хозяйка Рокко, Вики, говорит, что он приседал, чтобы помочиться, и не мог встать.

У него также был жевательный миозит — аутоиммунное заболевание, при котором мышцы, участвующие в жевании, воспаляются и причиняют сильную боль. Рокко не мог открыть рот без ужасной боли. Вдобавок к этому у него были неврологические проблемы, которые затронули его голову и шею, что привело к параличу гортани. У него был такой набор неврологических симптомов, что было трудно поставить ему окончательный диагноз.

До того, как ему помешали его условия, Рокко был активной собакой с большим количеством бодрости духа. Он любил долгие прогулки в местном парке. Он дал понять своей семье, что готов к прогулке, взяв поводок в рот. Он ловил лакомства, которые ему бросали. И он запрыгивал на диван, чтобы пообщаться со своей семьей. Вики описывает свое горе, когда увидела, что Рокко настолько измучен болью, что не может взять поводок или запрыгнуть на диван, а когда они прибыли на свое любимое место для прогулок, Рокко не вылезает из машины. Из-за потери мускулатуры головы он выглядел совсем по-другому, как будто его глаза ввалились. Она описывает его как скелет. Рокко принимал обезболивающие и преднизолон от жевательного миозита, но облегчение не наступало. Вики боялась, что это конец жизни Рокко.

Она и доктор Хаглер решили попробовать терапию стволовыми клетками, и результаты были потрясающими. Рокко получил инъекции в оба бедра, межпозвонковые инъекции в поясничный и крестцовый отделы позвоночника, а также внутривенные стволовые клетки для головы, челюсти и шеи. На следующий день после лечения он был резв и счастлив. Он вернулся к своему обычному энтузиазму в отношении ежедневных прогулок. И его жевательный миозит и паралич гортани разрешились и с тех пор не проявлялись.

Хотя Рокко не обязательно был одной из целей его подкожной терапии, он также имел долгую историю проблем с пищеварением. Несмотря на годы попыток выявить и вылечить проблему, ничего не помогало. У Рокко понос был примерно раз в две недели. После подкожного лечения у него не было эпизодов диареи. Вдобавок к успеху в отношении симптомов, на которые были нацелены, это стало неожиданным и прекрасным сюрпризом!

Рокко только что вернулся для повторного лечения, так как Вики заметила, что некоторые из признаков его боли в бедре и слабости в задней части возвращаются. Ему снова сделали инъекции в бедра и между позвонками, а также стволовые клетки внутривенно. На следующий день Вики описала его как «супер мужественного» для прогулки, на которой они только что были. Она описывает опыт Рокко как «чудо» и очень благодарна за то, что ее счастливая собака вернулась, отмечая, что улучшение здоровья Рокко было терапевтическим для всей семьи.

ОЖИДАНИЯ

Как я уже упоминал, подкожная терапия чаще всего использовалась при лечении артрита, и она давала значительное улучшение уровня боли, диапазона движений и функциональной подвижности. В нашей практике он также применялся во многих случаях дисплазии тазобедренного или локтевого суставов с отличными результатами у очень молодых собак с тяжелой дисплазией.

Одним из примеров является Tugboat, шоколадный лабрадор, который был истощен дисплазией локтевого сустава, когда ему было всего четыре месяца. Его владелец перепробовал все, включая дорогостоящие операции, обезболивающие, терапию и т. д.

В поисках других вариантов она решила попробовать подкожную терапию. После лечения Буксир стал другой собакой! Раньше он с трудом переносил прогулки, а теперь гуляет больше часа в день и играет на пляже. Он приходит на повторное лечение каждые шесть месяцев или около того, когда у него появляются признаки боли и снижение подвижности, и вскоре он возвращается к своей обычной деятельности.

МСК также используются для лечения поврежденных сухожилий и связок. Подкожная терапия полезна при частичных разрывах, но не при полном разрыве связки; просто не хватает материала, чтобы перекрыть полный разрыв. В клинике, где я работаю, мы использовали СК для лечения дегенеративной миелопатии с хорошими результатами. Был проведен ряд небольших (в большинстве случаев n=10 или менее) исследований, в которых было обнаружено, что подкожная терапия улучшает состояние собак с артритом, дисплазией, заболеванием межпозвонкового диска, перианальными свищами, воспалительным заболеванием кишечника и сухим кератоконъюнктивитом.

У некоторых собак улучшение наблюдается очень рано после лечения; другие занимают больше времени, и степень улучшения варьируется. Однако, по словам доктора Хаглера, "я никогда не видел собаку, у которой не было бы каких-либо улучшений".

В целом литература соглашается с тем, что подкожная терапия эффективна, хотя многие исследования или отчеты носят анекдотический характер и основаны на данных и опыте практикующих врачей; несколько клинических испытаний еще не завершены, хотя компании, чья технология используется для извлечения СК, уже проводят исследования.

БУДУЩЕЕ ТЕРАПИИ СТВОЛОВЫМИ КЛЕТКАМИ

Захватывающие возможности для будущих направлений терапии стволовыми клетками в основном касаются источника клеток, используемых для лечения пациентов. В настоящее время лечащаяся собака должна быть источником клеток, используемых для лечения, иначе лечение будет считаться юридически лекарством и должно сначала получить одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).

Наличие «банка» стволовых клеток было бы большим подспорьем в случае собак, которым не хватает жира для забора жира, или собак, которые слишком слабы, чтобы подвергаться общей анестезии при хирургическом сборе жира. Точно так же, как собаки могут быть универсальными реципиентами крови, они также могут безопасно получать стволовые клетки, полученные от другой собаки. Одно исследование даже показало, что МСК могут быть извлечены из человеческого жировую ткань и пересаживают собакам. (У кого-нибудь есть жир, который вы хотели бы пожертвовать?)

Трансплантация МСК от другого животного могла бы изменить правила игры. Бывают случаи, когда собаке с сохраненными клетками они больше не нужны, либо потому, что они перестали проходить терапию, либо потому, что они умерли. Было бы идеально, если бы владелец собаки мог сделать ячейки банка доступными для других собак. В настоящее время это не законно.

Можно выращивать МСК (но не поддерживающие клетки) в лаборатории, чтобы увеличить их количество, уменьшая необходимость многократного сбора жира; одна компания делает это сейчас.

Начало работы со стволовыми клетками

Вы можете подумать, что это звучит как что-то, что может помочь вашей собаке. Вот следующие шаги.

Во-первых, найти ветеринара, который предлагает подкожную терапию. Все ветеринары, предоставляющие эту терапию, работают с одной из двух компаний, предоставляющих оборудование, реагенты, обработку и хранение клеток:VetStem Biopharma и MediVet Biologics. Детали того, как предлагаются услуги, в некоторой степени зависят от компании, с которой работает ветеринарная служба.

VetStem долгое время проводит подкожную терапию для животных. В настоящее время VetStem культивирует МСК животных, а MediVet — нет, хотя они работают в этом направлении. VetStem выполняет всю обработку на собственном предприятии.

MediVet предоставляет обучение, оборудование и реагенты ветеринарным клиникам, которые решили обрабатывать клетки самостоятельно. Не все больницы, работающие с MediVet, делают это, поэтому в таких случаях MediVet выполняет обработку. Прелесть проведения обработки на месте заключается в том, что сбор жира и начальную терапию можно провести в один и тот же день. Если вам нужно проехать большое расстояние к ветеринару для лечения SC, конечно, не идеально совершать несколько поездок с интервалом в несколько дней для начальной терапии.

PRP также можно сделать на месте. VetStem не включает PRP в свою подкожную терапию.

Обе компании хранят СК для будущего использования и могут хранить клетки еще до того, как потребуется лечение. Если вашей собаке делают анестезию для другой процедуры, такой как удаление яичников или стерилизация, ваш ветеринар может взять жир в это время и отправить его компании, чтобы они могли извлечь и заморозить клетки для любого будущего использования, которое может понадобиться вашей собаке. Если у вас есть предвидение (и средства), чтобы сделать это, это может избавить вашу собаку от операции по сбору жира позже, когда она может быть менее способна переносить общую анестезию. Когда я буду готов стерилизовать свою собаку, я, скорее всего, сделаю это.

В зависимости от того, где вы находитесь, выбор компании, которую можно использовать для обработки SC, может быть сужен для вас просто ветеринарами, которые предлагают терапию SC в вашем районе. Проконсультируйтесь с вашим ветеринаром. Вы также можете проверить веб-сайты VetStem и MediVet; они могут связать вас с одним из ветеринаров-партнеров рядом с вами.

Соображения перед продолжением

Бывают случаи, когда СК противопоказана. Из-за пролиферативного и иммуномодулирующего действия SC терапию не следует проводить собакам, у которых известно или есть подозрение на рак. Собаки с активной инфекцией также не должны получать терапию.

Подкожная терапия также может не подходить для собак с недостаточным количеством жира (пока не будет создан банк стволовых клеток для собак!) или собак, которые слишком слабы, чтобы выдержать общую анестезию.

Терапия стволовыми клетками недешева; стоимость начального лечения, включая сбор жира, составляет около 2500 долларов. Последующие процедуры могут стоить от 500 до 1000 долларов. Эти цифры будут варьироваться от ветеринара к ветеринару. Хорошей новостью является то, что многие планы страхования домашних животных теперь покрывают подкожную терапию. Даже без страховки это значительно менее затратно и менее инвазивно, чем более радикальные меры, такие как замена сустава.

Подкожная терапия не является панацеей, и для получения наибольшей пользы требуются базовые, но иногда упускаемые из виду действия. Важно поддерживать здоровье всей собаки:подстригайте когти, чтобы они не мешали ходьбе. Кормите качественной пищей, поддерживающей общее состояние здоровья. Примите меры предосторожности, чтобы предотвратить инфекцию после операции. Своевременно проводите последующие процедуры, чтобы свести к минимуму боль или дисфункцию, которую испытывает собака. Поддержание общего состояния здоровья собаки и предоставление ей качественного ухода крайне важны для получения максимальной отдачи от лечения.

Джоанн Осберн — специалист по стволовым клеткам в Ветеринарном медицинском центре Маунт-Диабло в Лафайете, Калифорния. Проработав девять лет лаборантом-биологом в государственной лаборатории, она рада работать в ветеринарной сфере, где может помочь улучшить жизнь домашних животных. Она живет в районе залива Сан-Франциско со своим мужем Полом и очень глупым псом Гастером.

использованная литература

Фортье Л.А., Трэвис А.Дж. «Стволовые клетки в ветеринарии». Исследования и терапия стволовыми клетками 2011 г.; 2:9.

Маркоски ММ. «Достижения в использовании стволовых клеток в ветеринарии:от фундаментальных исследований до клинической практики». Научная 2016; 2016:4516920.

Хоффман А.М., Доу С.В. «Краткий обзор:испытания стволовых клеток с использованием моделей болезней животных-компаньонов». Стволовые клетки 2016; 34:1709-1729.

Lee SH, Setyawan EMN, Choi YB, et al. «Клиническая оценка после трансплантации жировых стволовых клеток человека собакам». J Vet Sci 2018; 19(3):452–461.