100 великих загадок современной медицины

Это открытие позволило ученым обмануть законы биологии. Для этого в опытах с мышами они ввели в фибробласты (взрослые клетки соединительной ткани) активные гены, извлеченные из эмбриональных стволовых клеток. Фибробласты в самом деле «омолодились», стали плюрипотентными. При делении этих клеток начало твориться что-то сказочное: они порождали не только себе подобные клетки, но и «не мышонка, не лягушку, а неведому зверюшку» — например, клетки слизистой оболочки кишечника, нейроны. Теперь взрослые клетки можно было превратить в клетку любого типа.

В 2012 году Яманака и Гордон получили Нобелевскую премию по медицине.

Однако опыты японских ученых – лишь первый шаг, предваряющий долгий путь. Ведь для того, чтобы превратить взрослые клетки в стволовые, Яманака вводил в них нужные гены с помощью вирусов. Но часто эти перевозчики, проникнув в чужую клетку, наобум встраивают доставленные ими гены в наследственный материал клетки-хозяина. Это может привести к тому, что случайно будут активированы гены, способствующие появлению злокачественной опухоли. Кроме того, сами вирусы остаются внутри клетки. В любой момент можно ждать от них чего-то вредного.

Многие из зверьков, которым при помощи вирусов внедряли гены, чтобы превратить их клетки в стволовые, уже через несколько недель заболевали раком. Причина этого, предположили ученые, была вовсе не в том, что их клетки перепрограммировали, а в том, что внутрь их были допущены вирусы.

В различных лабораториях разрабатывают всё новые методы «омоложения» взрослых клеток. Так, в 2009 году ученым из калифорнийского Института Скриппса и немецкого Института молекулярной биомедицины впервые удалось получить индуцированные стволовые клетки из фибробластов взрослых мышей, не внедряя им чужих генов. Внутрь клетки при помощи пептида вводили специально подобранную смесь протеинов, и тогда активность важнейших генов клетки менялась. Впрочем, протеины живут в клеточной плазме недолго, поэтому каждые несколько дней нужно заново повторять эту процедуру.

В 2010 году ученые из канадского университета Макмастера преобразовали клетку одного типа в клетку другого типа, не прибегая к промежуточному этапу – не превращая исходную клетку в стволовую. Из клеток кожи они напрямую получили клетки крови.

«Перепрограммирование, превращение взрослых клеток в плюрипотентные клетки, ведет к целому каскаду событий, в том числе и производству разного рода промежуточных клеток, – пишут авторы работы на страницах журнала “Nature”. – Часть этих промежуточных стадий образует колонии, которые по своей… морфологии схожи с кроветворными клетками».

После серии опытов канадские ученые обнаружили, что из клеток кожи можно выращивать красные кровяные тельца, а также клетки крови других типов – гранулоциты, моноциты и мегакариоты.

Клонирование овечки Долли породило большие надежды

В последующие годы ученые провели целую серию опытов, в которых клетки кожи людей разного возраста – от подростков до стариков – претерпевали то же превращение. Так было доказано, что этот метод действует в любом возрасте. Сколько бы ни было лет человеку, из его клеток кожи можно вырастить новые клетки крови. Сейчас ученые работают над получением клеток других типов из клеток человеческой кожи.

Со временем можно использовать этот метод для лечения пациентов, страдающих от рака крови или других заболеваний крови и костного мозга. У них будут забирать кусочки кожи и изготавливать из них клетки крови. Тогда, если мы научимся производить кровь из собственных клеток кожи пациентов, избавим их от трансплантации костного мозга и поиска доноров, что является нелегким занятием.

Но, несмотря на все эти успехи, многое в перепрограммировании клеток всё еще остается неясным. Поэтому снова и снова появляются сенсационные сообщения.

Так, в 2011 году международная группа исследователей обнаружила, что стволовые клетки со временем меняются – и ничего хорошего это не сулит. Что же заметили ученые?

Они проанализировали более ста образцов эмбриональных и индуцированных стволовых клеток, которые разводили в лаборатории, и выявили в их генетическом материале очень серьезные изменения. Так, в ДНК эмбриональных клеток оказались многочисленные копии некоторых фрагментов. В ДНК стволовых клеток, полученных путем перепрограммирования, почему-то исчезли несколько генов, отвечавших за подавление опухолей. Обычно они следят за тем, чтобы потенциальные онкогены оставались отключенными и клетка не перерождалась. Как пишет Луиза Лорент из Калифорнийского университета, «результаты нашей работы показывают, что у плюрипотентных стволовых клеток могут возникать генетические изменения». Самое неприятное, что их можно заметить только путем тщательного генетического анализа. Пока же качество стволовых клеток проверяют визуально – с помощью микроскопа.