Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
После инъекции в тело мыши с подавленным иммунитетом эти клетки произвели целый спектр зрелых человеческих тканей: кишечника, хрящей, костей, мышц, нервов и элементов кожи. Эти клетки обладали способностью самообновления в чашке Петри и могли дифференцироваться в разные (возможно, во все) типы человеческих тканей[143]. Их назвали человеческими эмбриональными стволовыми клетками. Одна из них, Н-9, “женская” клетка с ХХ-хромосомами, стала стандартной ЭСК. С тех пор ее вырастили в тысячах инкубаторов в сотнях лабораторий мира и использовали в десятках тысяч экспериментов.
Я сам выращивал клетки Н-9 и видел, как они непрерывно растут. Я также видел, как они дифференцируются во взрослые клетки разных типов, включая клетки хрящевой и костной тканей. Даже сегодня эти клетки меня поражают: я не могу взглянуть на них через микроскоп без легкой дрожи, сродни нервному беспокойству по поводу будущего. Эти клетки подталкивают к странному мысленному эксперименту: что, если бы мы могли обернуть время вспять и ввести их, этот маленький комочек, обратно в клеточную матку бластоцисты, откуда они произошли, и имплантировать обратно в человеческую матку? Возможно, для этого их следовало бы смешать с другими клетками внешней оболочки. Сформируется ли из них после возвращения к их источнику человеческий организм? Как мы назовем это новое клеточное существо? Хелен-9? А если в клетки Н-9 во время их пребывания в чашке Петри внести генетические изменения, будет ли выросшее из них человеческое существо нести эти изменения и передавать своим детям? А если клетки Н-9 в организме человека сформируют яйцеклетку, из которой разовьется эмбрион, не станем ли мы свидетелями нового цикла жизни – от эмбриона к бластоцисте, затем к эмбриональным стволовым клеткам и к человеческому эмбриону?
Статья Томсона, опубликованная в журнале Science в 1998 году, немедленно вызвала волну откликов33. Многие ученые согласились с Томсоном, верившим в значимость человеческих ЭСК: эти клетки не только помогут нам глубже понять эмбриологию человека, но и станут ценнейшим терапевтическим инструментом. Вот что писал Томсон в конце своей знаменитой статьи:
Человеческие ЭСК позволят понять этапы развития, которые нельзя изучить напрямую в интактном человеческом эмбрионе, но которые имеют важные следствия в клиническом отношении, включая врожденные пороки, бесплодие и выкидыши. <… > Человеческие ЭСК будут особенно ценны для изучения развития и функции тканей, которые различаются у человека и мыши. Скрининг на основе дифференцировки in vitro человеческих ЭСК в специфические линии позволит идентифицировать гены, которые могут стать мишенями для новых лекарств, гены, которые можно использовать для регенерации тканей, а также тератогенные и токсичные вещества.
Установление механизмов, контролирующих дифференцировку, облегчит эффективную и направленную дифференцировку ЭСК в специфические типы клеток. Стандартизированный выпуск больших популяций очищенных… человеческих клеток, таких как кардиомиоциты и нейроны, обеспечит почти неиссякаемый источник клеток для открытия лекарств и трансплантационной терапии. Многие болезни, такие как болезнь Паркинсона и сахарный диабет с ранним началом, происходят из-за гибели или нарушения функции лишь одного или нескольких видов клеток.
Но критики, главным образом религиозного толка, ничего этого знать не хотели34. Они заявляли, что при производстве таких клеток оказывается разрушен (осквернен) человеческий эмбрион, а эмбрион – это человек. Их не успокаивал тот факт, что эмбрионы, полученные в процессе искусственного оплодотворения, еще не обладали чувствительностью, не имели органов и представляли собой не более чем шарики недифференцированных клеток, которые все равно были бы выброшены. Критики Томсона заявляли, что теоретически они могли в будущем стать людьми. В 2001 году президент Джордж Буш под давлением противников исследований ЭСК издал закон, ограничивающий государственное финансирование исследований с уже полученными ЭСК (такими как Н-9); никакие попытки произвести новые ЭСК не получали государственного финансирования35. В Германии и Италии исследования с применением человеческих ЭСК тоже были в значительной степени ограничены, а в некоторых случаях и вовсе остановлены.
На протяжении приблизительно десяти лет для изучения эмбриологии человека и дифференцировки тканей из эмбриональных стволовых клеток можно было использовать лишь несколько видов человеческих ЭСК. Но потом, в 2006 и 2007 годах, в этом направлении опять произошел крутой поворот. В начале 2000-х годов специалистов занимал следующий вопрос: в чем состоит особенность стволовых клеток? Почему клетки кожи или В-клетки не просыпаются однажды утром и не решают превратиться в ЭСК – пойти “вверх по течению реки”, вернуться к своим истокам?
На первый взгляд этот вопрос кажется абсурдным. До 1990-х годов ни один из известных мне эмбриологов не воспринимал эмбриологию в качестве “улицы с двусторонним движением”. Пойдешь вперед – станешь человеком, со всеми причитающимися зрелыми клетками: нейронами, клетками крови и клетками печени. Пойдешь назад – возьмешь зрелые клетки (нейроны, клетки крови и клетки печени) и превратишь их в эмбриональные стволовые клетки. “Это казалось полным сумасшествием”, – сказал мне один исследователь.
Но одно наблюдение подкрепляло фантазию о “двустороннем движении”, по крайней мере среди небольшой группы эмбриологов. Последовательность ДНК в клетках (геном) одна и та же почти во всех клетках нашего тела[144], а особенности клеток, скажем, сердца или кожи определяются тем, “включены” или “выключены” в них те или иные подгруппы генов. Что будет, если мы изменим эту картину и “включим” и “выключим” гены в клетках кожи так, как они “включены” и “выключены” в стволовых клетках? Станет ли в результате клетка кожи стволовой, способной производить клетки не только кожи, но также и костей, хрящей, сердца, мышц и мозга – любые клетки тела? И что останавливает клетку кожи от такого превращения?
В 2006 году клеточный биолог Синъя Яманака из Киото взял из кончика мышиного хвоста фибробласты (обыкновенные веретеновидные клетки, которые встречаются в разных вариантах во всем теле) и ввел в них четыре гена36. Яманака выбрал эти гены неслучайно: он многие годы изучал гены Oct3/4, Sox2, c-Myc и Klf4 и выбрал их из-за уникальной способности “перепрограммировать” свойства взрослых клеток так, что те становятся похожими на стволовые. В конце 1990-х годов он начал работать с двадцатью четырьмя генами, сопоставляя их эффекты в разных сочетаниях, комбинируя их и добавляя другие, пока не выбрал эти четыре. Каждый из них кодирует важный регуляторный
