История крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям

Эксперименты на животных показали, что, если селезенка защищена от радиации, содержащиеся в ней стволовые клетки крови могут выдержать смертельную дозу.

Ученых всегда озадачивало, почему люди утратили эту способность к регенерации. Тем не менее современной физиологии хорошо известно, что печень человека может в определенной степени восстанавливаться. В чем тогда принцип? Сегодня мы это знаем: в стволовых клетках.

Самые ранние описания стволовых клеток появились в 1868 году и принадлежат немецкому биологу Эрнсту Геккелю. Он использовал термин «стволовая клетка» для оплодотворенной яйцеклетки, которая способна вырастить целостный организм (в некоторой степени параллель с семейным древом, на ветвях которого растут все члены семьи). Таким образом, Эрнст Геккель примкнул к Чарльзу Дарвину, который в 1859 году опубликовал свою книгу «Происхождение видов»: все живое должно происходить из одноклеточного организма, своего рода первичной стволовой клетки (что, кстати, вызвало бурю религиозного негодования и критики). История Геккеля особенно хорошо совпала с первыми немецкими описаниями центрального места по производству крови — костного мозга. Следовательно, должны были быть предшественники зрелых клеток.

Но научного признания не последует до 1909 года. В то время русский ученый Александр Максимов, выступая перед членами Высшей берлинской научной ассоциации крови, представил свою знаменитую теорию, согласно которой все клетки крови происходят из одной материнской клетки в костном мозге, и эта материнская, или стволовая, клетка может привести к появлению красных и белых кровяных клеток, а также тромбоцитов. Эта теория сразу привела к появлению идеи мультипотентности: одна материнская клетка может дать начало нескольким более зрелым потомкам, родословная постепенно приобретает больше ветвей, которые затем разрастаются еще дальше, в конечный продукт.

Последующие пятьдесят лет ничего не происходит. Затем появляется несколько групп, которые заинтересованы в воздействии радиации, спровоцированной ядерными экспериментами и взрывами непосредственно перед и особенно в последние годы Второй мировой войны, на все виды клеточного роста и, в частности, на костный мозг. Было очевидно, что облучение в основном влияет на делящиеся клетки-предшественники, а не на созревшие элементы. Тем не менее тогдашней элите было трудно поверить, что те сотни миллиардов зрелых клеток крови, которые выкачиваются из костного мозга ежедневно (несколько миллионов в секунду, и это на всю жизнь!), могут происходить из некоторых кроветворных стволовых клеток. Не говоря уже о том, что весь костный мозг (после разрушения) может быть заменен одной простой клеткой…

А когда американец Леруа Стивенс описал любопытный тип опухоли в яичках одного из своих пациентов в 1953 году, начало было положено. Опухоли, которые он назвал тератомами, состояли из смеси клеток и тканей, кожи, волос, кусочка печени и кишечника, зуба и даже костного мозга. В соответствии с современным уровнем техники такая опухоль должна была происходить из одной мутированной стволовой клетки. Принцип первичной стволовой клетки был заложен.

Кроветворные стволовые клетки из костного мозга

В течение многих лет и даже сегодня кроветворные стволовые клетки остаются прототипом стволовых клеток. Тот факт, что их относительно легко выделить из костного мозга для исследований и применения, вдохновил многих ученых на проведение первых экспериментов по замене поврежденного костного мозга стволовыми клетками.

И как это часто бывает в науке о крови, военные исследования привели к прорыву. В начале 1950-х годов Эгон Лоренц[86] и его коллеги из Национального института рака искали способ защитить костный мозг от вредного воздействия радиоактивного излучения при ядерных испытаниях и взрывах. С помощью серии экспериментов на животных они смогли продемонстрировать, что если селезенка защищена от радиации, то содержащиеся в ней стволовые клетки крови могут выдержать, так же как и животные, смертельную дозу. Они также доказали, что даже после смертельной дозы облучения предварительно собранные клетки костного мозга были способны восстановить полностью разрушенную систему производства крови.

Для таких пионеров, как Дон Томас (лауреат Нобелевской премии в 1990 году), который работал в Сиэтле, это был лишь небольшой шаг в применении такого принципа к пациентам с лейкемией. Клетки их костного мозга мутировали, становясь раковыми, и разрушались при традиционной химиотерапии и радиотерапии. В 1957 году стало известно о первой успешной пересадке стволовых клеток от монозиготного брата-близнеца его менее удачливому брату с лейкозом.