Золото из свинца
Сразу две независимые группы исследователей добились превращения клеток соединительной ткани – фибробластов – в неспециализированные полипотентные стволовые клетки, аналогичные по свойствам клеткам эмбрионов. Полученные клетки способны превращаться в клетки различных тканей – например, в нервные клетки или кардиомиоциты. Новая технология не требует использования человеческих эмбрионов, а значит, избавляет ученых от малопродуктивных дискуссий об этике научных исследований и праве оплодотворенных яйцеклеток на жизнь.
Работы японских и американских исследователей практически одновременно появились в журналах Cell и Science. В обоих случаях клетки-фибробласты из кожи человека удалось вернуть в недифференцированное состояние с помощью «коктейля» из дополнительных копий нескольких генов, кодирующих белки – транскрипционные факторы.
Транскрипционные факторы регулируют активность (транскрипцию) генов в клеточном ядре. Специфическая группа транскрипционных факторов стволовых клеток блокирует гены, которые активны в дифференцированных тканевых клетках.
В исследовании специалистов Университета Киото под руководством Шинии Яманаки (Shinya Yamanaka) в фибробласты, извлеченные из кожи или суставной жидкости двух взрослых доноров, вводились гены Oct3/4, Sox2, c-Myc и Klf4. Ранее аналогичный эксперимент был успешно проведен с фибробластами мышей. Исследователи из Университета Висконсина во главе с Джеймсом Томсоном использовали гены Oct4, Sox2, Nanog и Lin28 для модификации клеток кожи новорожденного младенца. В обоих случаях в качестве средства доставки генов в клетку использовался ретровирус.
Результатом эксперимента стало появление так называемых индуцировано-полипотентных стволовых клеток (Induced Pluripotent Stem Cell), способных, как и эмбриональные стволовые клетки, превращаться в клетки всех типов тканей, встречающихся в организме человека. В частности, группе Яманаки удалось получить из них нервные клетки и клетки сердечной мышцы – кардимиоциты. Последние начали самостоятельно сокращаться на 12-й день после начала деления (видеозапись можно посмотреть на сайте Cell ), то есть оказались полностью функциональными.
Этика и политика
Альтернативный источник стволовых клеток – давняя мечта ученых. Особенно это относится к странам, в которых использование биологических материалов, для получения которых требуется разрушение оплодотворенных человеческих эмбрионов, законодательно ограничено или запрещено. Например, в США в 1996 году было прекращено госфинансирование исследований с использованием эмбриональных стволовых клеток. В период своего президентства Джордж Буш старший, идя навстречу требованиям религиозных фундаменталистов, несколько раз блокировал попытки Конгресса отменить это ограничение. В свою очередь американские ученые не оставляли попыток найти этически нейтральный источник эмбриональных клеток – их предлагали получать из отдельных клеток эмбрионов (после изъятия единичной клетки эмбрион не утрачивает жизнеспособность и теоретически может быть имплантирован в матку), из околоплодной жидкости, и даже из неоплодотворенных яйцеклеток.
Дешево, но не безопасно
Из 50 000 донорских фибробластов японским ученым удалось получить 10 полноценных линий стволовых клеток, американцы получили 198 линий из 900 000 клеток. Невысокая результативность экспериментов нисколько не смущает самих исследователей – в любом случае, фибробласты кожи можно считать практически даровым расходным материалом по сравнению с донорскими яйцеклетками, количество которых в организме женщины ограничено, а процедура извлечения болезненна и небезопасна для здоровья. К тому же новые стволовые клетки проще использовать в лечении пациентов. Поскольку они почти не отличаются по составу генов от организма донора фибробластов, их обратная пересадка не приведет к реакции отторжения.
Главным препятствием на пути медицинского применения новой методики остается сама техника получения полипотентных клеток. Модифицирующий клетки ретровирус сохраняется в полученных из них стволовых клетках, и как скажется его присутствие при попадании в человеческий организм остается неизвестным. Весьма вероятно, что рано или поздно вирус может спровоцировать злокачественное перерождение клеток, ведущее к онкологическим заболеваниям. Именно этот непредвиденный эффект несколько лет назад скомпрометировал перспективный метод генной терапии наследственных заболеваний. Известно также, что ген c-Myc, который использовали японские ученые, отличается повышенной активностью именно в раковых клетках.
Комментируя результаты новых исследований, известный специалист по клонированию Роберт Ланза выразил сомнение в том, что американское Управление по продуктам и лекарством (FDA) когда-либо разрешит использовать созданные таким образом клетки в лечении больных. Впрочем, Ланза далек от того, чтобы недооценивать достижения коллег. «Эта работа – огромный научный прорыв в биологии, аналогичный аэроплану братьев Райт, это немного похоже на превращение свинца в золото», – заявил ученый в интервью msnbc.com. В свою очередь, создатель знаменитой овечки Долли Ян Уилмут заявил журналистам, что отказывается от дальнейших экспериментов с эмбриональными клетками, и отныне будет работать по методике японских коллег.
Мечты и реальность
Теоретически необыкновенные свойства стволовых клеток дают надежду на победу над прежде неизлечимыми недугами: старческим слабоумием, болезнью Паркинсона, диабетом, последствиями травм спинного и головного мозга и т.д. Однако попытки практической реализации подобных проектов по-прежнему остаются в зачаточной стадии, более того, некоторые сенсационные достижения последних лет после тщательной проверки были признаны банальным шарлатанством.
Открытие практически неисчерпаемого источника стволовых клеток может существенно ускорить работу ученых. Создатели новой методики не сомневаются и в том, что рано или поздно им удастся обойти сложности, связанные с использованием опасных вирусных компонентов, избирательно активируя собственные гены клеток. На такую доработку могут уйти годы. Впрочем, практическое применение уже имеющихся результатов может начаться намного раньше : полученные из линий стволовых клеток ткани, обладающие всеми генетическими особенностями пациента, идеально подходят для лабораторного моделирования заболеваний, а также для выбора наиболее подходящих конкретному больному комбинаций лекарств.
Михаил Алексеев
