Коллектив авторов - Основы биоэтики

Чтобы понять, что такое стволовые клетки, коротко рассмотрим процесс индивидуального развития организма. В самом начале жизни человеческий организм представляет собой зиготу – яйцеклетку, оплодотворенную сперматозоидом. В оплодотворенной яйцеклетке содержатся все «инструкции» по превращению ее в тело взрослого человека (при нормальных условиях окружающей среды), закодированные в ДНК.

По мере роста зародыша различные клетки в разных частях его тела приобретают определенную специализацию за счет блокировки некоторых «инструкций» в их ДНК, т. е. идет клеточная дифференцировка. Эти «инструкции» не исчезают, они просто игнорируются клеткой. В данном процессе участвуют сложные регуляторные генетические механизмы отключения определенных участков ДНК. «Включение» и «выключение» определенных участков ДНК должно происходить в правильной последовательности. Информация о ней частично закодирована в самой ДНК, но этот процесс регулируется и цитоплазмой клетки – это эпигенетическая регуляция. Именно поэтому невозможно клонировать динозавров и мамонтов, даже если бы удалось найти их неповрежденную ДНК, поскольку для этого необходима живая материнская яйцеклетка.

Благодаря сложной системе последовательного «включения» и «выключения» участков ДНК клетки костной ткани «используют» только «инструкции» по формированию кости. «Инструкции» для создания крови, нервов, кожи и других тканей сохраняются в ДНК этих клеток, но становятся недоступными. Сходным образом обстоит дело и в клетках других тканей. Но в организме остаются и недифференцированные, по крайней мере, до некоторой степени, клетки. Это – стволовые клетки, в которых многие «инструкции» остаются в рабочем состоянии. Благодаря этому они способны давать начало разным типам тканей.

Различают несколько типов стволовых клеток в зависимости от степени их дифференцировки. Оплодотворенная яйцеклетка называется тотипотентной, т. е. способной дать начало всему организму. В ходе развития она делится на несколько одинаковых тотипотентных клеток, которые иногда расходятся и дают начало монозиготным (однояйцевым) близнецам.

На ранней стадии эмбрионального развития образуется бластоцист — полый шар, стенки которого состоят из клеток. Клетки внешних слоев дают начало плаценте, а внутренних – тканям организма. Каждая из внутренних клеток способна дать начало большинству тканей, но не целому организму, поскольку в них блокирована информация о плаценте. Такие клетки называются плюрипотентными. По мере дальнейшего эмбрионального развития специализация клеток усиливается, и стволовые клетки уменьшают свой потенциал к превращениям. Теперь они могут давать начало лишь нескольким тканям, и такие клетки называются полипотентными.

Таким образом, эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) – это плюрипотентные клетки из внутреннего слоя бластоциста, развившиеся в первые дни после оплодотворения. Из этих клеток можно получить любой орган и любую ткань взрослого организма. Эмбриональные стволовые клетки впервые культивировал в 1998 г. американский ученый Дж. А. Томсон (Висконсинский университет), который обнаружил, что из стволовых клеток, пересаженных мыши, формируются разнообразные ткани. Поэтому дальнейшие исследования эмбриональных стволовых клеток могут позволить разработать методы получения клеток для лечения многих состояний, связанных с повреждением тканей. Они особенно ценны, по-видимому, в тех случаях, когда восстановление естественным путем не происходит (т. е. во взрослом организме, в котором стволовых клеток мало или они уже вовсе отсутствуют).

С помощью стволовых клеток, используя технологию клонирования, схожую с клонированием овечки Долли, можно будет выращивать на заказ человеческие органы или части органов (например, сердечные клапаны), которые не будут отторгаться организмом реципиента. Также возможно помещать эмбриональные стволовые клетки в больные органы, включая мозг, которые будут обеспечивать восстановление поврежденных тканей и органов. Теоретически такие возможности предсказывались давно, но только теперь начинают рассматривать их практическое использование.

Где взять эмбриональные стволовые клетки? Один из их источников – абортивный материал при естественном и искусственном оплодотворении. Известно, что при каждой успешной беременности, которая приводит к рождению живого ребенка, теряется или «самопроизвольно абортируется» несколько эмбрионов (здесь, видимо, неправильно говорить о «выкидыше» в обычном смысле этого слова, потому что очень ранняя потеря эмбриона почти всегда остается незамеченной). Потеря некоторых эмбрионов вызвана генетическими аномалиями развития, а других – внешними физическими факторами или физиологическим либо психологическим состоянием матери. Очевидно, природа предопределила появление «лишних» эмбрионов почти в каждой беременности.

Поскольку эмбриональная стволовая клетка бессмертна и саморазмножается, тогда достаточно удобно в дальнейшем использовать бесконечную клеточную линию ее потомков. Однако время от времени происходящие генетические мутации в эмбриональных стволовых клетках будут передаваться дочерним клеткам и накапливаться в последующих клеточных поколениях.

Именно возможность применения эмбриональных стволовых клеток породила ключевой вопрос дискуссии по биоэтике – допустимость использования клеток, взятых у абортированных или специально клонированных эмбрионов, в биомедицинских исследованиях и лечении. Эту дискуссию мы рассмотрим несколько позже.

Медициной достигнуты большие успехи при использовании стволовых клеток, извлекаемых не из эмбрионов. Стволовые полипотентные клетки находятся в уголках и бороздах нашего мозга, костном мозге и волосяных фолликулах взрослого организма и других тканях. Так, например, биолог К. Дж. Хиу ввел в сердце крыс стволовые клетки, выделенные из костного мозга. Эти клетки дифференцировались в новую ткань сердечной мышцы, которая установила нормальные связи с окружающими участками ткани и стала сокращаться одновременно с ними [69].

Стволовые клетки из участка мозга, называемого гиппокамп, трансплантировали в глаза крысам. Эти клетки самостоятельно перемещались к местам повреждений сетчатки и образовывали новое нервное соединение. Возможно, в будущем это позволит восстанавливать зрение у больных, страдающих возрастной дегенерацией центрального пятна сетчатки, прогрессирующей дегенерацией сетчатки и даже отслоением сетчатки и ретинопатией, вызванной диабетом [70].

Стволовые клетки и другие полипотентные «промежуточные клетки-амплифайеры», найденные в наружном слое волосяных фолликулов, способны давать начало клеткам кожи, которые могут быть использованы для трансплантации [71].