Обойдёмся без доноров
Доноры крови могут вскоре оказаться ненужными. Учёным наконец удалось создать красные кровяные шарики из эмбриональных стволовых клеток, заставив их потерять ядро. Клетки без ядра, неспособные делиться, – наверное, самая безопасная клеточная терапия, и именно с неё может начаться широкое использование стволовых клеток на практике. Если позволит законодательство.
Даже с учетом отрицательных результатов переливания крови собак, овец и обезьян человеку, а также попыток использовать вместо кровяной сыворотки молоко различных животных, трансфузиология остается одной из самых «удачных» областей практической медицины. За более чем три века развития её методы практически не изменились.
Кроме постепенного совершенствования инструментария последователи основателя этой области медицины Джеймса Бланделла «всего лишь» открыли группы крови, догадались разделять и использовать по отдельности составляющие этой жидкой соединительной ткани, консервировать их, а еще использовать физраствор и бесклеточные жидкости для восполнения потерянного объема.
Теперь в этот список можно смело включать создание красных клеток крови из эмбриональных стволовых.
Роберт Ланца, и так известный даже за пределами ученого сообщества, вместе с коллегами нашли способ вырастить эритроциты в культуре клеток.
Казалось бы, красные кровяные клетки были открыты и изучены век назад. Хотя они и не обладают такой устойчивостью к изменению солености или кислотности раствора, как лейкоциты крови, эритроциты отлично существуют за пределами кровеносного русла. Их легко заморозить и разморозить, можно даже «надуть» их водой, как воздушные шарики, и через образовавшиеся поры заполнить любым веществом.
Тем не менее один «недостаток» у них всё-таки есть: они не делятся.
Собственно, изучение развития эритроцитов и вообще клеток крови и стало первой теорией стволовых клеток. Ещё в 1908 году, ровно сто лет назад, Александр Максимов предположил существование гипотетического «предшественника», а несколько десятилетий спустя клетку гемангиобласт выделили из костного мозга.
Из этой клетки-предшественника образуются не только красные и белые кровяные тельца, но даже эндотелий, выстилающий все без исключения кровеносные сосуды. До недавнего времени на практике удавалось воспользоваться только двумя последними возможностями. Клетки-предшественники эндотелия провоцируют рост сосудов, позволяя лечить нарушения кровоснабжения. Лейкоциты же с успехом применяют в разнообразных «клеточных вакцинах» благодаря их способности активно делиться.
А вот с выращиваньем из предшественников красных кровяных клеток долго ничего не получалось.
Хотя в нашем организме все уникально, взрослый эритроцит особенно неповторим. У него нет ядра, а вместе с ядром он теряет способность к делению. Исчезают рибосомы и весь белоксинтезирующий аппарат, зато появляется ещё больше места для гемоглобина, в зависимости от условий запасающего кислород или углекислый газ.
Такая экономия позволяет разделить функции эритроцитов в пространстве: их воспроизводство – удел костного мозга, а вот в сосудах находятся уже полностью функционирующие клетки, которым не приходится конкурировать за место с молодыми.
Несмотря на многочисленные варианты «искусственной крови», эффективно заменить эритроцитарную массу в ежедневной клинической практике пока не удалось.
Дело не только в переносе газов: эритроциты участвуют в поддержании постоянства кислотности и вязкостных свойств крови. Так что до сегодняшнего дня единственным способом оставались заготовка и консервация донорской крови, безусловно, не успевающие справиться с возрастающими потребностями «индустрии».
Попытки вырастить эритроциты из стволовых клеток также предпринимались, но оставались неудачными: даже если в результате деления получался предшественник, специалистам никак не удавалось заставить его избавиться от ядра.
Ланца и его коллеги с успехом справились с этой задачей.
И не только с ней.
Они предложили выращивать эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) в соответствующем микроокружении: в данном случае – на полученных из костного мозга стромальных клетках, формирующих в организме соответствующую «нишу». Вкупе с «коктейлем» факторов роста, направляющих развитие в нужную сторону, это привело Ланцу к появлению сначала упомянутых выше гемангиобластов, а потом – и красных кровяных телец.
Главным своим успехом ученые, безусловно, считают потерю ядра. Во-первых, это способствовало максимальному приближению к свойствам эритроцита по «усвоению» газов: кривые насыщения полностью совпадали. Во-вторых, с потерей ядра клетки уменьшались в размерах, что необходимо для нормального движения по капиллярам, диаметр которых зачастую меньше самих эритроцитов.
В-третьих, отсутствие ядра и сопутствующая неспособность к делению – залог спокойствия потенциальных реципиентов, ведь способность к формированию опухолей до сих пор остается одной из главных научных преград на пути к использованию продуктов ЭСК.
Тем не менее, авторам публикации в Blood ещё есть над чем работать. Для начала они планируют увеличить выход, составляющий от 10 до 100 миллиардов клеток на одну материнскую колонию ЭСК. То, что заняло у ученых несколько недель, в организме происходит за несколько минут: ежесекундно красный костный мозг выбрасывает в русло около 2,5 миллионов эритроцитов.
Кроме того, состав эритроцитов, как и следовало ожидать, оказался близок к эмбриональным, а не к взрослым. Дело в том, что к 4–5 месяцу после рождения гемоглобин постепенно заменяется с фетального на взрослый. Конечно, происходит это не в каждом эритроците в отдельности, а за счет смены поколений клеток крови. В описанном выше эксперименте ученые получили фетальный, хотя в некоторых случаях содержание полноценного бета-глобина достигало 20%.
Перспективы самые заманчивые. Ведь теперь можно сэкономить на многочисленных тестах на вирусы, бактерии и прочие трансмиссивные инфекции, не обладающих, ко всему прочему, стопроцентной эффективностью и достоверностью.
Проблемы пока две: запрет на практическое применение ЭСК и их продуктов, а кроме того – отсутствие клеточной линии, дававшее бы идеальные донорские эритроциты первой (О) группы крови, а такие клетки можно переливать любому человеку.
Хотя если предположить, что ЭСК когда-либо все-таки внедрят в клиническую практику, начнется это именно с воспроизводства эритроцитов: клетки без ядра практически не несут никакой генетической нагрузки, а потому их введение максимально безопасно для реципиента. По крайней мере, в сравнении с другими технологиями, предлагаемыми на сегодняшний день.
