Вирусы: Скорее друзья, чем враги

iPS-система была разработана лауреатом Нобелевской премии японским ученым Синъей Яманакой из Киотского университета. Он систематически проводил исследования с целью выявления факторов, обеспечивающих это изменение, и протестировал 24 фактора в разных комбинациях. В результате было выделено четыре транскрипционных фактора. Ретровирусные векторы переносят гены для факторов в фибробласты кожи человека и активируют несколько сот генов. Транскрипционный фактор c-Myc стимулирует рост клеток, во время которого клетка проходит клеточный цикл и деление. Однако c-Myc также наблюдается во многих опухолевых клетках, при раке головного мозга или раке легких. Изначально его выявили как онкоген ретровирусов, о чем речь шла выше. Таким образом, при дерегуляции данного фактора или его чрезмерной продуктивности клетки могут превратиться в опухолевые. В этом заключается проблема со стволовыми клетками. Они находятся в опасной близости от раковых клеток. Рост опухолевых клеток остановить невозможно. А как остановить рост стволовых клеток? Сначала человек хочет, чтобы клетки росли, а потом стремится прекратить их рост. В настоящее время разрабатываются специальные методы, позволяющие при необходимости определенным образом включать или выключать эти четыре фактора. Кроме того, их необходимо контролировать и следить за тем, чтобы они экспрессировались в правильной дозе. Это снизит риск развития рака.

В 2012 г. Яманака получил Нобелевскую премию за «открытие зрелых клеток, которые можно перепрограммировать и получить плюрипотентные клетки», что означает получение iPS-клеток из дифференцированных клеток взрослого организма. Он разделил эту премию с Джоном Гёрдоном, ученым, представляющим старшее поколение. В 1962 г. Гёрдон трансплантировал клеточные ядра из кишечника лягушки в ее яйцеклетку и в результате получил настоящую лягушку. Как мне хорошо запомнилось, этот эксперимент вызвал скептицизм и даже некоторое неприятие. Позднее он лег в основу клонирования овец, кошек и собак. Все знают о клонированной овечке Долли, самой известной в мире овце, у которой не было отца. В 1996 г. в Шотландии ее клонировал Иэн Уилмут, выделив клетку из вымени шестилетней овцы. Он выделил клеточное ядро и имплантировал его в яйцеклетку без ядра. Так получилась овечка Долли. Однако ее генетическому материалу было уже шесть лет, поэтому теломеры на концах ее хромосом были укороченными, как у старых овец, и процесс омоложения был неполным. В скором времени у Долли развились возрастные заболевания, в частности артрит, и в 2003 г. она умерла. Смерть наступила в результате заражения вирусом овец – ретровирусом, состоящим в близком родстве с вирусом ), который около 40 млн лет назад способствовал образованию плаценты в организме человека. (Удивительно, что этот ретровирус до сих пор существует!) В конце концов, у Долли было потомство. Легко представить себе Иэна Уилмута в Стокгольме вместе с Яманакой и Джоном Гёрдоном. Рудольф Йениш из Института Уайтхед (Бостон), мой гамбургский друг, с которым я познакомилась много лет назад, помог нам разобраться в механизме перепрограммирования эмбриональных стволовых клеток; за эту работу он был удостоен многих наград.

Наличие iPS-клеток делает выделение ЭС-клеток неактуальным. Сегодня зрелые соматические клетки можно перепрограммировать, чтобы они превратились в iPS-клетки. Изучаются способы совершенствования этих методик.

Деление стволовых клеток происходит за счет специального механизма, то есть путем асимметричного деления, при котором одна часть клетки остается «прикрепленной к нише», а другая часть достаточно открыта, и на нее воздействуют факторы роста и дифференциации, в результате чего возникают новые клетки. Можно представить себе, что от арктического айсберга откалывается часть. Оставшиеся же клетки характеризуются способностью к саморегенерации и могут пройти неограниченное число делений. Получаемые стволовые клетки могут развиться в один из 200 видов специализированных клеток организма.

Лишь недавно стал известно, что зародышевые клетки переносятся навсегда, и, похоже, они вечны. В настоящее время это явление исследуется на модели червей . У зародышевых клеток, должно быть, существует механизм омоложения, но они превращаются в смертные, если животные в силу мутаций становятся бесплодными. В настоящее время стоит задача выяснить, какие химические пути обусловливают омоложение и бессмертие.