Учёные смогли превратить клетку кожи взрослого человека в полноценный аналог эмбриональной стволовой клетки. Теперь врачам не нужны ни человеческие эмбрионы, ни ответ на вопрос, насколько этично получать из них материал для трансплантации. Органы на замену утраченным можно будет выращивать из клеток самого пациента.
Сразу две исследовательские группы сообщили о поистине революционном открытии в области биологии, по сравнению с которыми «клонирование» обезьяны – лишь хорошо выполненный студенческий практикум.
Ученые университета Висконсина в Мэдисоне под руководством Цзюньина Юя и Джеймса Томсона из Центра генома в Висконсине и исследовательская группа из университета Киото, ведомая Синя Яманакой, практически одновременно сообщили о том, что им удалось перепрограммировать обычные человеческие клетки, создав линию плюрипотентных клеток, неотличимых от эмбриональных.
До сегодняшнего дня основной надеждой для нуждающихся в восстановлении тканей и органов были эмбриональные стволовые клетки.
Вообще все стволовые клетки обладают способностью к делению и потентностью – возможностью дифференцироваться в другие клетки организма. Правда, располагающиеся в тканях стволовые клетки взрослого человека способны лишь к преобразованию в клетки своего зародышевого ростка (эндо-, экто- или мезодермы), то есть они мульти- или олиго- потентны.
Ключевое отличие эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) – плюрипотентность, т.е. способность дифференцироваться в один из известных 220 цитофенотипов человеческого тела. Это и делает их столь интересными и привлекательными не только для ученых, занимающихся фундаментальной наукой, но и для врачей, пытающихся вернуть безнадежно больным утраченные способности. Поэтому подобное открытие снимет еще и дополнительные этические проблемы, возникающие в клинической работе с клетками.
Американская группа работает в лаборатории Джеймса Томпсона, впервые выделившего эмбриональные стволовые клетки человека в 1998 году. Несмотря на то, что подобные работы ведутся во многих странах мира, в том числе и в России, вопрос о моральном праве ученых работать с абортивным и фетальным материалом – человеческими зародышами – остается спорным. Тем более что клиническое применение полученных из ЭСК клеточных линий запрещено: кроме этических аспектов и иммунологической несовместимости (пересаживаемый эмбриональный материал принадлежал другому организму), не исключен риск малигнизации, озлокачествления – развития опухоли из пересаженных клеток.
Подобные споры и боязнь того, что коммерческий интерес превозобладает над научным, привели к тому, что с 2001 года в Соединённых Штатах и в других странах мира работать с человеческими ЭСК можно только в научных целях и только государственным лабораториям.
Для того чтобы превратить обычные клетки в плюрипотентные, американские ученые внедрили в ядро набор из четырех генов.
Объектом стал обычный человеческий фибробласт кожи – легко доступная и получаемая культура, не обладающая свойствами стволовости, но, тем не менее, прекрасно делящаяся в пробирке.
Ученые говорят, что обнаружили эти генетические факторы «стволовости» в яйцеклетке. Получается, что этими факторами, сами того не осознавая, уже сорок с лишним лет пользуются специалисты по клонированию, вводя в яйцеклетку ядро обычной клетки взрослого организма. Несмотря на то, что подобное микроокружение дает ядру возможность сформировать эмбрион со своим генетическим материалом, истинная природа этих факторов до сегодняшнего дня оставалась неизученной.
Интересно, что киотская группа сообщает о тех же четырех генах, правда, их право на лидерство более существенно, ведь Яманака еще летом сообщал в Cell об открытии этих четырех генетических факторов плюрипотентности. Они даже говорили о возможности своеобразного клонирования мыши на основе полученных линий, причем работа была опубликована в одном из самых авторитетных научных журналов – Nature.
Японские ученые также внедрили эти гены во взрослые человеческие клетки, получив схожую с ЭСК клеточную популяцию. Правда, висконсинская группа уже сообщила о создании с помощью нового метода восьми новых клеточных линий. «Хорошо, что не одиннадцати», шутят биологи, намекая на скандальные результаты корейского профессора Хвана У Сука. Более детально об этой работе станет известно в конце декабря, когда планируется опубликование полных научных статей в Science и Cell соответственно.
То, что две параллельно работающие группы добились столь феноменального результата практически одинаковым способом, лишь подтверждает достоверность открытия.
Впрочем, небольшие отличия имеются. Яманака и его коллеги использовали те же гены, что были задействованы для клонирования мыши – OCT3/4, SOX2, KLF4 и c-MYC. То, что они сработали и у людей, удивило и самого японского профессора. Источниками клеток послужили 36-летняя женщина и 69-летний мужчина, а эффективность получения аналогов эмбриональных клеток составила примерно одна линия на 5 тысяч человеческих клеток.
Висконсинская группа не поверила в то, что «мышиные» факторы сработают, и попробовала выделить свои. Два из них совпали (OCT3/4 и SOX2), а два оказались иными – это NANOG и LIN28. Эффективность, правда, у американцев оказалась примерно вдвое ниже, несмотря на то, что клетки они брали от человеческого эмбриона и новорождённого мальчика.
Достижения американских и японских ученых позволят создавать клеточные линии с генетическим материалом пациента, а следовательно – без риска иммунологического отторжения. А если удастся подобрать достаточно безопасный способ пересадки этих четырех «генов плюрипотентности» в ДНК живых клеток, такой способ может стать рутинной процедурой во многих клиниках, обладающих простейшими лабораториями.
