100 великих загадок современной медицины - Александр Викторович Волков
Но так ли оправданны были эти мечты? Что, в самом деле, могут стволовые клетки? Насколько готовы они к применению?
Сейчас в распоряжении исследователей имеются стволовые клетки разного типа: эмбриональные стволовые клетки; стволовые клетки, сохранившиеся в органах и тканях тела взрослого человека; стволовые клетки, извлеченные из пуповины, оставшейся после родов; индуцированные стволовые клетки, полученные путем перепрограммирования клеток взрослого организма (о последних см. следующую главу).
В лабораторных опытах со стволовыми клетками ученые достигли многого. И все-таки эти клетки больше обещают, чем обнадеживают. Так, пока не сбываются надежды вырастить из них обширные участки тканей или целые органы для последующей их пересадки больным.
Обратимся лишь к одному из обещаний: «Стволовые клетки могут восстановить сердце после инфаркта».
Яманака и его коллеги установили, что секрет стволовых клеток заключается всего в четырех генах
Уже в начале 2000-х годов опыты, проделываемые над животными, стали немало удивлять специалистов. Так, исследователи из Вашингтонского университета во главе с Чарльзом Марри ввели в сердечную ткань 145 подопытных мышей специальные маркированные стволовые клетки – ни одна из них не превратилась в клетку сердечной мышцы. А ведь, начиная эксперимент, ученые на это надеялись.
В опыте, что провела Леора Бэлзам из Стэнфордского университета, уже через месяц большинство стволовых клеток, введенных мышам, как сообщил журнал «Nature», исчезли, а немногие оставшиеся «превратились исключительно в обычные клетки крови».
«Мы должны распрощаться с представлением о том, что стволовые клетки превращаются в клетки сердечной мышцы. Нет никаких свидетельств того, что это возможно», – считают сегодня многие специалисты (цитировался опрос, проведенный немецким журналом «Bild der Wissenschaft»).
«Пока еще никому не удалось восстановить нормальную работу ослабленного сердца при помощи одних лишь стволовых клеток, взятых у пациента, – подчеркнул, например, Роланд Хетцер, один из руководителей Германского кардиологического центра. – Даже улучшения наблюдались лишь в отдельных случаях. Не удалось реализовать и идею выращивать из стволовых клеток новые клетки сердечной мышцы. Непонятно даже, найдет ли эта идея клиническое применение в обозримом будущем».
К слову, споры между исследователями эмбриональных и взрослых стволовых клеток продолжались годами. Первые были убеждены в том, что стволовые клетки, извлеченные из костного мозга взрослого человека, принципиально не могут формировать ткань сердца. Они упрекали своих оппонентов в том, что те не умели объяснить, почему состояние больных после инъекции этих клеток иногда все-таки улучшается.
Теперь становится ясно, что стволовые клетки лишь косвенно содействуют обновлению ткани больного сердца. Скорее, всё дело в том, что после их инъекции выделяются факторы роста и различные защитные факторы и это приводит к заживлению сердца, а также препятствует дальнейшему отмиранию его ткани. Формируются новые кровеносные сосуды, но в этом процессе не участвуют непосредственно стволовые клетки, введенные пациенту.
Разочарование испытали не только кардиологи. Большие надежды на взрослые стволовые клетки, содержащиеся в костном мозге, возлагали врачи, боровшиеся с диабетом, рассеянным склерозом и болезнью Альцгеймера. Результаты многочисленных клинических исследований, проводившихся, как правило, со взрослыми стволовыми клетками, извлеченными из костного мозга (а этих экспериментов только в 2000-х годах было проведено во всем мире более двух с половиной тысяч), пока оказались разочаровывающими. Снова и снова обнаруживалось, что эти клетки делают лишь то, к чему были предназначены самой природой: превращаются в красные и белые кровяные тельца.
Сами собой, без хитрых приемов, к которым прибегают ученые, те же стволовые клетки, извлеченные из костного мозга, не могут превратиться в нервную ткань или ткань поджелудочной железы. Что же касается положительного эффекта, выявленного в ряде исследований, то он объясняется, скорее, какими-то косвенными причинами, да и эффект этот вовсе не так велик.
И все-таки интерес к стволовым клеткам не ослабевает. Многие ученые полагают, что их применение рано или поздно совершит переворот в медицине XXI века. Недаром не так давно за исследование стволовых клеток была присуждена очередная Нобелевская премия по медицине и физиологии.
Индуцированные стволовые клетки
Итак, в последние полтора десятилетия в медицине шли бурные споры об использовании эмбриональных стволовых клеток. Большинство ученых и врачей считали этот метод с этической точки зрения недопустимым.
Но дело еще и в том, что лечить стволовыми клетками, извлеченными из эмбриона, лучше всего было бы того человека, которым бы стал этот эмбрион много лет спустя. Ведь если мы хотим вырастить для пациента запасной орган, это нужно делать из его собственных клеток, иначе иммунная система отторгнет этот орган, как что-то чужеродное.
Из его собственных клеток? Долгое время это считалось абсолютно невозможным. По мере того как эмбрион развивается, его стволовые клетки дифференцируются – превращаются в клетки самых разных типов. Формируются органы и ткани будущего человека, и повернуть этот процесс вспять, казалось, нельзя.
Однако в 1962 году британский биолог Джон Гордон открыл, что при определенных условиях взрослые клетки организма могут превратиться в то, чем они были на его эмбриональной стадии, – в стволовые клетки. Что же нужно для этого?
Ответа пришлось ждать более 40 лет, пока в 2006 году японские ученые (ими руководил Синья Яманака) не сделали важное открытие. Они экспериментировали с эмбриональными стволовыми клетками, то есть плюрипотентными клетками, имевшими перед собой множество возможностей. Из них могла сформироваться любая ткань тела.
Яманака и его коллеги установили, что секрет стволовых клеток заключается всего в четырех генах. Все они проявляют активность на эмбриональной стадии развития организма, а как только число его клеток достигнет определенной величины, два этих гена отключаются.
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
