Марк Бугаертс - История крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям

Из простой клетки кожи может быть создана эмбриональная, а из нее можно вырастить любую другую.

Верфайл вернулась в Университет Левена, в собственный Институт стволовых клеток SCIL, где продолжила свои исследования. В конце концов, ее революционные результаты еще предстоит подтвердить. Необходимо провести сравнение с эмбриональными стволовыми клетками (золотой стандарт для мультипотентности) и исследовать подобные клетки человека. И хотя подтверждения по животным из других лабораторий не заставили себя долго ждать, с человеческими стволовыми клетками оказалось не все так просто. Они не преобразовывались напрямую в мультипотентные, и их сложно было перепрограммировать.

И затем в 2006 году с Дальнего Востока внезапно приходит весточка. В своем исследовании генетических аспектов формирования зародыша (эмбриогенеза) у мышей японец Синъя Яманака, скромный хирург-ортопед, пришел к удивительному наблюдению, что решающую роль в этом процессе играют не более четырех генов (Oct4, Sox2, KLF4 и c-Myc). Повторно вводя (сверхэкспрессируя) эти гены в зрелые клетки (например, кроветворные стволовые клетки или клетки кожи), Яманаке, по-видимому, удалось перепрограммировать клетки в эмбриональное состояние. Любопытная деталь: из ста попыток японца только одна оказалась успешной…

Только через год Джиму Томпсону из Висконсина удалось воспроизвести эти результаты в клетках человека. Простая клетка кожи может быть перепрограммирована в эмбриональную, и из нее при созревании выращена любая другая (кровь, мышцы, сердце, печень, легкие, почка, мозг, яйцеклетка, сперматозоид и т. д.). Святой Грааль плюрипотентности (индуцированная плюрипотентная стволовая клетка, или iPSK) был найден.

На горизонте замелькал новый вид регенеративной медицины. Извечная нехватка органов для трансплантации осталась в прошлом, путь к искусственному выращиванию органов или тканей в неограниченных количествах был проложен. Больше не было нужды в жестоких экспериментах над животными или долгих поисках добровольцев. Например, тот, кто хотел оценить влияние конкретного лекарства на печень человека, мог запросить модель тканей печени человека: a slice of liver или liver-on-a-chip (образец ткани печени). Если хотите детально изучить генетику болезни Паркинсона или бокового амиотрофического склероза (БАС, фатальная болезнь мышц и нервов) у людей, вы можете получить линию бессмертных стволовых клеток из простой кожи или клетки крови пациента, не причиняя ему дальнейших неудобств.

В начале 2012 года Синъя Яманака получил Нобелевскую премию по медицине, в очередной раз за исследования стволовых клеток…

Консервативные и религиозные группы людей отреагировали с энтузиазмом: ведь в использовании эмбриональных стволовых клеток теперь, казалось, больше нет необходимости. Однако вскоре исследователи предупредили, что все еще остается потребность сравнивать клетки iPSK с эмбриональными стволовыми клетками, поскольку генетическая модификация и последующие повторные деления стволовых клеток могут привести к мутациям, последствия которых никто не может предугадать. Кроме того, последователи Яманаки использовали вирусы для передачи их генов в стволовые клетки. Никто не может гарантировать, что эти вирусы не сохраняются в клеточных линиях. Возможно, они могут вызывать рак, если их пересадить.

Тем временем при исследованиях стали использовать меньше химических вирусов (аденовирусов) для внедрения генов в клетку в дополнение к нанотехнологиям. Также были получены молекулы, которые повторно стимулируют эмбриональные гены (спящие) в клетках крови, и они таким образом перепрограммируются как бы изнутри. Сэр Гердон был прав: все, что нам требуется, чтобы вернуть молодость, находится в нашем генетическом материале, нужно всего лишь его реанимировать. Простая и привлекательная концепция.

В 2014 году другая японская группа во главе с Харуко Обоката опубликовала в престижном журнале Nature , что перепрограммирование можно провести намного проще с помощью стимуляции стресса, не привлекая генную инженерию. Они ввели термин «STAP-клетки» — вызванное стимулом приобретение плюрипотентности [96] Плюрипотентность — возможность клеток дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов (плаценты и желточного мешка). . Однако эту стрессовую стимуляцию (с использованием всевозможной химической абракадабры) не удалось подтвердить, и Nature поспешил отозвать публикацию. Вскоре после этого одна из ближайших соратниц г-жи Обокаты покончила с собой.

Становится ясно, почему некоторые опухоли могут быстро перейти в стадию рецидива: где-то остается одна устойчивая клетка, пережившая химиотерапию, которая вновь приводит к опухоли, а иногда и к летальному исходу.

Тем временем немногие оставшиеся сторонники эмбриональных стволовых клеток (при поддержке спонсоров, которые несколькими годами ранее вложили свои деньги в исследование эмбрионов) не сидели сложа руки. Они утверждали, что их клетки будут намного чище и, следовательно, безопаснее для трансплантации. В конце концов Яманака взял зрелые клетки крови или кожи, которые подверглись бесчисленным воздействиям окружающей среды и старения, и, применив весь свой опыт, омолодил их. В случае пересадки этот отпечаток из прошлого (их эпигенетическая память) останется с ними навечно.

В начале 2000-х годов исследователи также выразили серьезные сомнения в практической применимости отторжения. В идеале у каждого пациента должен быть свой набор клеток iPSC, чтобы во время пересадки не возникало проблем с отторжением. Но создание одной линии стволовых клеток iPSC занимает не менее шести месяцев и стоит миллион евро. В случае возникновения критической ситуации существует большой риск опоздать, к тому же позволить себе такую роскошь смогут только несколько счастливчиков. Даже сегодня исследователи продолжают искать решение этой проблемы. Манипуляции с иммунным статусом клеток и так называемыми супердонорами могут предотвратить отторжение. Создание банков стволовых клеток с несколькими сотнями (!) клеточных линий сможет обеспечить безопасные трансплантации для более чем 75 % населения. Но это уже история будущего.

Раковые стволовые клетки

Исследования кроветворных стволовых клеток и способов их роста и распространения также привели к целому ряду исследований раковых стволовых клеток. Таинственную клетку, которая лежит в основе каждого роста и порождает страдания людей, старались найти любой ценой.

Еще в XIX веке цирюльники вырезали опухоли у животных, изготавливали из них клеточные суспензии и вводили их другим животным, чтобы увидеть, что произошло. Они заметили, что требуется на удивление мало клеток для выращивания новой опухоли. Определение метастаза впервые появляется в 1880-х годах.