Рэм Петров - Я или не я

Сколько же таких предшественников-семян? И свои ли семена у каждого сорта клеток, как казалось многим? Или для всех клеток существует единый общий предшественник, как утверждал в начале столетия русский гистолог Александр Александрович Максимов? На эти вопросы не было ответа до 1961 года, пока канадские исследователи Тилл и Джеффри Мак Кулах не разработали методику, с помощью которой можно стало считать эти "семена" и видеть, из какого именно и какие клетки развиваются, или, выражаясь точно, по какому пути идет дифференцировка — эритроидному (развитие эритроцитов), миелоидному (развитие лейкоцитов) или мегакариоцитарному (развитие тромбоцитов).

Чтобы подсчитать количество "семян" и увидеть, что из них возникает, клетки костного мозга надо ввести в вену мыши, получившей смертельную дозу облучения. В ее селезенке вырастают видимые невооруженным глазом колонии кровяных клеток. Сколько "семян" — столько колоний. Примерно 60 процентов колоний эритроидные, 30 — миелоидные и 5 — мегакариоцитарные. Остальные 5 процентов трудноразличимы. И вот что замечательно: можно взять, к примеру, эритроидную колонию, то есть "семена", из которых вырастают эритроциты, ввести в вену другой облученной мыши, и вновь вырастут все три типа колоний и в той же пропорции — по формуле 60:30:5. А это значит, что из одного предшественника может вырасти любой тип клеток крови. Прав Максимов: для всех типов клеток крови существует единая исходная клетка. Ее единодушно стали называть кроветворной стволовой клеткой. Все ветви кроветворения идут из этого ствола. Все из нее.

Но кто ей подсказывает, во что превращаться, по какому пути развития пойти? Всегда ли по формуле 60:30:5 или в зависимости от нужд организма по какой-то другой? Кто определяет судьбу стволовой клетки? И если определение будет неправильным, не разовьется ли малокровие или белокровие (рак крови?).

Стволовая клетка — что это такое?

В 1966 году аспирант лаборатории иммунологии Института биофизики Министерства здравоохранения СССР Лия Сеславина провела эксперименты, позволившие увидеть итоги взаимодействия стволовых клеток с лимфоцитами. До этих экспериментов никому не понадобилось сталкивать главную фигуру иммунной системы — лимфоцит с главной фигурой кроветворной системы -стволовой клеткой. Бума исследований клеточных взаимодействий тогда еще не было. Он начался после 1968 года, когда было доказано, что Б-лимфоциты не могут начать свою работу по "выпуску" антител, не "поговорив" с Т-лимфоцитами. Т-Б-взаимодействие стало одной из самых многолюдных областей исследований. Исследователи так увлеклись изучением взаимодействия двух типов лимфоцитов, что не думали о возможности взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками.

Наши первые опыты заключались в том, что мы смешали в пробирке по одному миллиону селезеночных клеток мышей двух пород. Селезенка — своеобразный орган, и лимфоидный и кроветворный одновременно, там есть и лимфоциты, и стволовые клетки. Среди клеток селезенки в одной из смешиваемых популяций было 20 стволовых клеток, в другой — 15. В смеси должно было быть 35, но нам удалось выявить только 12. Куда делись остальные? Кто их в этой двухмиллионной клеточной сутолоке разыскал? А разыскав, что сделал: убил или изменил их жизненный путь, приказав не размножаться и не образовывать кроветворные колонии по формуле 60:30:5?

Предположив, что это дело "рук" лимфоцитов, мы сразу же поставили новую серию экспериментов. Сделали так, чтобы в одной смеси клеток были только лимфоциты, а в другой — стволовые клетки с минимальным количеством лимфоцитов. Для этого мы смешали клетки лимфатических узлов, среди которых нет стволовых (100 процентов лимфоцитов), с костномозговыми клетками другого генотипа, то есть взятыми у животного другой линии. Все стволовые клетки костного мозга были обнаружены лимфоцитами и инактивированы — уничтожены. Все до одной!

Эффект оказался чрезвычайно сильным. Чтобы среди миллиона костномозговых клеток обнаружить и выбить стволовые элементы, достаточно взять в десять раз меньше лимфоцитов. Мишени обнаруживаются удивительно быстро. Сотрудник лаборатории Владимир Манько ввел мышам, получившим смесь лимфоцитов с чужеродными кроветворными клетками, антилимфоцитарную сыворотку (АЛС — этот препарат разрушает все лимфоциты) сразу же после введения смеси, стволовые клетки остались живы и обеспечили образование колоний в селезенке. Но если АЛС вводились через час после инъекции клеточной смеси, было уже поздно: что-то главное за этот час лимфоциты успевали сделать. Стволовые клетки не размножались, колонии из них не вырастали.

В 1969 году Рахим Хаитов поставил другой вопрос: что будет, если смешать костный мозг от двух разных доноров? Ведь в костном мозге есть лимфоциты. Пусть намного меньше, чем в селезенке или в лимфатических узлах, но есть. Не перебьют ли друг друга стволовые клетки в обеих смешанных клеточных взвесях?

Впервые в нашей лаборатории зазвучал вопрос большого практического значения. Ведь при пересадке костного мозга для лечения некоторых форм анемий, лейкозов или лучевой болезни в клиниках обычно используют костный мозг, взятый от нескольких доноров. Если при такой трансплантации стволовые клетки в смеси взаимно уничтожаются, то она бессмысленна. Ведь пересадка костного мозга производится ради стволовых клеток, которые приживаются и размножаются, только они могут восстановить у больного нарушенное кроветворение.

Хаитов (серия его исследований удостоена премии Ленинского комсомола за 1973 год), использовав хромосомный анализ для точного выяснения, когда и чьи размножающиеся клетки инактивируются, ответил на вопрос однозначно: пересаживать костный мозг одновременно от двух и более доноров нельзя, произойдет взаимное уничтожение кроветворных стволовых клеток трансплантата.

Итак, инактивация чужеродных стволовых клеток лимфоцитами — проявление несовместимости тканей. В отличие от ранее известных типов несовместимости оно протекает чрезвычайно быстро (для отторжения чужой кожи, скажем, требуется 12-14 дней) и направлено против самой существенной части ткани — против клеток, вырабатывающих всю остальную ткань. Ее пересадили, она еще функционирует, но ее корни, стволовые клетки, уже подрублены. Обречена вся ткань.

Какие же генетические системы контролируют этот тип несовместимости? К эксперименту подключились и другие научные сотрудники — Эдуард Иванович Пантелеев, Иллария Петровна Дишкант.