Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг

С этой точки зрения стволовые клетки тоже имеют специализацию, и это – способность к делению и отсутствие какой-либо другой специализации, благодаря чему они служат резервуаром, из которого можно получать новых «специалистов».

Клеточное деление требует больших ресурсов и плохо совместимо с другими функциями. Это очень сложный процесс, для него нужны совершенно иные свойства и условия, чем при другой специализации. Таким образом, существует разделение труда между активно делящимися клетками, с которых начинается развитие, и клетками, прошедшими дифференцировку и отказавшимися от функции деления в пользу других специализированных функций. У этой схемы масса достоинств. Например, она позволяет лучше контролировать склонные к делению клетки, чем если бы каждая клетка должна была заботиться о своем преумножении. Сложные программы развития легче формируются и поддаются управлению, если клетки подчиняются иерархии, где каждой ступени в развитии соответствует определенный этап.

Илл. 17. Сформулированный Рудольфом Вирховом принцип omnis cellula a cellula («любая клетка происходит из клетки») не только произвел революцию в учении о болезнях и биологии развития, но и для самого исследователя был настолько важен, что тот поместил его на своем экслибрисе

Чисто теоретически природа могла найти и другое решение. Существуют клетки, которые прошли дифференцировку, но сохранили способность делиться, и можно представить себе, как в случае необходимости запасы могли бы обновляться или восполняться с их помощью. Например, так это устроено в печени. С другой стороны, нейроны снабжены сильно разветвленными отростками, а через их мембрану проходят электрические импульсы. Трудно представить себе, как должна делиться клетка с такими свойствами. Их называют «постмитотическими», потому что их последнее деление (митоз) безвозвратно прошло.

Когда способность к делению сохраняет небольшая группа клеток, изолированная при этом от других, это также повышает надежность. Неконтролируемое деление клеток – не что иное, как рак. На самом деле некоторые современные теории канцерогенеза утверждают, что образование опухоли начинается со сбоя в стволовых, а не в дифференцированных клетках. Неясно, относится ли это ко всем видам рака, но в случае опухолей мозга данная теория объяснила бы многие особенности, которые в противном случае остаются загадкой. Таким образом, ограничение способности делиться обеспечивает лишь частичную защиту. Но это также показывает, что, если бы активно делиться при необходимости могли все клетки тела, риск был бы несоразмерно больше.

Итак, способность к делению – это хороший, но не обязательно однозначный признак стволовых клеток. Долгое время, однако, он был единственным. На способности и потребности делиться, которой обладают стволовые клетки, в результате чего в них встраивается меченный радиоактивным водородом тимидин (тогда как готовые нейроны остаются постмитотическими), основан метод, с помощью которого Альтман доказывал существование нейрогенеза взрослых. В версии с использованием БДУ его применяют до сих пор. Достоверность этого метода выросла, когда удалось подключить дополнительные критерии, чтобы подтвердить, что делятся при этом именно стволовые клетки.

Как исследуют стволовые клетки: о сферах и слоях

Для этого нужно показать, что потенциальные стволовые клетки способны к самообновлению и мультипотентны. Это не так просто, особенно если оба критерия требуется подтвердить прямо в мозге. Для начала следовало бы выявить эти свойства на изолированных клетках. Даже по животным в зоопарке (тоже изолированным) можно многое узнать об их виде. Но все-таки не все, и в первую очередь – ничего о том, как они взаимодействуют со своей естественной средой. Тем не менее именно такое описание стволовых клеток в «условиях зоопарка» клеточной культуры удалось выполнить в начале 90-х, тем самым ощутимо восполнив пробелы в наших знаниях.

Рейнольдс и Вейс сумели сделать это на стволовых клетках из стенки желудочка мозга. Для этого они выделили клетки, положили в посуду для культивирования с питательной средой и создали еще некоторые условия, о которых они могли предположить, что стволовым клеткам те бы понравились. Во многом это было сделано наугад. Работа с клеточными культурами – это своего рода магия, или, лучше сказать, ремесло. В любом случае здесь этого больше, чем чисто теоретических научных принципов.