Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

В плане учебы математика и физика давались ему лучше всего. После школы Яманака не пошел по стопам отца-инженера, выбрал профессией медицину и выучился на хирурга-ортопеда. Освоить хирургию, однако, оказалось не так просто. Начав терять веру в свои способности, Яманака остро ощущал, как часто медицина не в силах помочь пациенту, даже если тот в руках самого умелого врача. «В больнице я повидал много такого, чего не забуду никогда, и в конце концов решил пойти другим путем: стать не хирургом, который помогает избавиться от боли, а ученым, который найдет способ истребить эти болезни на корню – изучит механизм их действия, а когда-нибудь и способы их излечения», – рассказал Яманака в своей речи на церемонии вручения Нобелевской премии.

Несколько лет он постигал в США основы молекулярной биологии, а потом вернулся в Японию и сосредоточился на стволовых клетках, свойства которых увлекли его во время работы с генетически модифицированными мышами. До середины ХХ века ученые считали, что стволовая клетка, начавшая превращаться во взрослую клетку определенного типа (клетку печени, сердца, мозга, крови и т. д.), уже не может вернуть себе прежний облик. Дифференциация, по общему представлению того времени, была дорогой в один конец. Считалось, что починка и восстановление тканей черпают из запаса незрелых стволовых клеток и у каждой ткани имеется свой пул стволовых клеток на полпути к нужному состоянию. Ученым был известен только один вид стволовых клеток, способных превращаться практически во что угодно (то есть плюрипотентных), – эмбриональный. Чем больше биологи узнавали об этих клетках, тем более волнующие перспективы создания новых методов лечения им открывались. Однако идея собирать клетки человеческих эмбрионов сразу же натолкнулась на сильное сопротивление властей и общественности, так что ученым пришлось поломать головы.

В декабре 1999 года Яманака обзавелся собственной лабораторией в Научно-техническом институте Нары (НТИИН) и поставил себе и своей команде задачу создать стволовые клетки с безграничным потенциалом из взрослых, а не эмбриональных, клеток. Другими словами, им предстояло научиться разворачивать процесс развития назад, к отправной точке. «Однако я знал, что сделать из соматических клеток плюрипотентные будет крайне сложно, и, приступая к этому проекту с моей командой в НТИИН, не был уверен, что эта цель достижима в течение жизни одного поколения», – поведал Яманака членам и гостям Нобелевского комитета.

Всеобщее убеждение, что дифференциация клеток – это дорога в один конец, было опровергнуто еще в 1962 году (по символическому совпадению, в год рождения Яманаки). Джон Гердон, биолог из Оксфордского университета, с которым японский ученый через столько лет, в 2012 году, разделит Нобелевскую премию, работал с лягушками. Гердон удалял ядро яйцеклеток (где находится ДНК), заменял ядром взрослой клетки кишечника, а дальше яйцеклетки развивались, как положено, в головастиков. То было клонирование; практически тем же методом в Шотландии в 1996 году создали овечку Долли. Его успех показал, что взрослую ДНК можно освободить от специальных инструкций и перепрограммировать.

Новые доказательства того, что развитие клеток может быть развернуто в противоположную сторону, появились в 2001 году. Такаси Тада из Киотского университета сообщил, что ему удалось перепрограммировать клетки вилочковой железы у мышей, смешав их с эмбриональными стволовыми клетками. Яманака задумался о значении этого опыта и понял, что стволовые клетки должны снабжаться какими-то факторами, поддерживающими их плюрипотентность, ведь всякая оплодотворенная яйцеклетка начинает отсчет эпигенетического времени с нуля (и лишь совсем немного эпигенетической «памяти» передается от ДНК родителей[9]). А вдруг эти факторы можно выделить и ввести их в клетку вместо того, чтобы переносить целые ядра, что ужасно сложно и ненадежно? Яманака поставил перед своей лабораторией задачу узнать, что это за факторы и какие гены отвечают за их производство. Параллельно тем же занимались и другие лаборатории, и к 2004 году вместе им удалось выделить 24 гена-кандидата, с наибольшей вероятностью задействованных в плюрипотентности.