Петер Шпорк - Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем

Сначала исследователи стволовых клеток Чонпон Ким и Ханс Шёлер из Института молекулярной биомедицины Общества Макса Планка (Мюнстер) объявили в своей публикации, что могут вернуть взрослые стволовые клетки в эмбриональную фазу с помощью всего одного гена. Затем последовала публикация Франка Зольднера и Рудольфа Йениша, сообщающая о методе, который позволяет получать iPS-клетки почти без всяких посторонних генов. Бостонские исследователи по-прежнему использовали вирус, но после перепрограммирования почти полностью удалили его гены. Примерно в это же время аналогичным путем пошли Кнут Волтьен и его коллеги из Торонто — и получили сопоставимые результаты.

Некоторое время спустя еще один метод опубликовал Цзюньин Юй из группы Джеймса Томсона — того американского ученого, который когда-то самым первым вырастил эмбриональные стволовые клетки человека. Ученые вводили в клетку гены вируса в такой жизненной форме, которая не встраивается в человеческую ДНК и поэтому иногда сама исчезает при последующих клеточных делениях. Нужно только потом изолировать эти клетки.

Еще за полгода до того, как были обнародованы эти потрясающие достижения, Рудольф Йениш считал: «Проблема перепрограммирования в принципе решена». Предполагалось, что в ближайшее время процесс будет освоен настолько хорошо, что соответствующие клетки тела можно будет превращать в стволовые и без помощи генной инженерии, а лишь посредством введения извне комплекса различных веществ, которые вызовут необходимые эпигенетические переключения. Затем нужно будет только определить, каким образом, в каком направлении и до какой степени оптимально дифференцировать стволовые клетки перед пересадкой в тело пациента, чтобы шансы на выздоровление были максимальными, а риск развития рака — минимальным.

Над этим, конечно, трудятся эпигенетики: они выясняют, какие переключатели использует клетка в процессе своего развития. Таким образом исследователи помогут специалистам по стволовым клеткам, и те найдут правильные точки приложения для целенаправленных манипуляций с клетками, поскольку на сегодняшний день не так уж просто дифференцировать стволовую клетку в желаемую форму, например в частичку нервной ткани или мышцы миокарда.

Вполне вероятно, что лечение стволовыми клетками благодаря эпигенетике когда-то станет вовсе не нужным. Если ученые освоят переключение эпигенетической программы одной дифференцированной клетки непосредственно на программу другой, они смогут превращать, например, клетку кожи в частичку нервной ткани, а клетку яичек — в синтезирующую инсулин клетку поджелудочной железы и так далее.

С клетками мыши это уже в определенной степени удалось. Пока это получится с человеком и со всеми типами его тканей, пройдет немало времени. Но тем самым будет окончательно проложен путь в обход стволовых клеток.

Ведущий научный журнал США «Сайенс» ежегодно в конце декабря называет «Открытия года». Это список десяти важнейших научных достижений, которые, по мнению очень квалифицированной редакции, определили прошедший год и дают самые многообещающие импульсы для будущего развития.

В 2007 году на втором месте оказалось создание человеческих iPS-клеток. В 2008 году на вершину списка выдвинулась вся область, занимающаяся перепрограммированием клеток. Редакция так обосновала свой выбор: поскольку биологи открыли, как можно перевести назад биологические часы клетки, они сильно продвинулись в понимании болезней, а также способов, какими клетки определяют свою биологическую судьбу. И действительно, целенаправленная модификация второго кода может в будущем радикально изменить медицину.

При этом наблюдаются два параллельных направления развития. С одной стороны, ученые исследуют, каким образом эпигеномы клеток можно расшифровывать, интерпретировать и модифицировать с помощью фармакологического воздействия. Это может способствовать развитию диагностики и лечению многих болезней. С другой стороны, они всё лучше понимают, каким образом, в какие периоды и с какими долговременными последствиями окружающая среда вступает во взаимодействие с геномом. Это создает совершенно новые отправные точки для эффективных профилактических программ, а каждому человеку дает шанс самостоятельно определять свою биологическую судьбу или судьбу своих детей.

Итак, развитие эпигенетики позволит в будущем лучше диагностировать и лечить многие опасные заболевания, так что они перестанут вызывать ужас. Возможно, благодаря изучению второго кода уже через несколько десятилетий гораздо большее число людей будет доживать до преклонного возраста, сохраняя при этом хорошую психическую и физическую форму.

Сколь много выигрывает биомедицина от нового знания, я уже писал: фармацевтические блокаторы эпигенетических ферментов, которые модифицируют ДНК или гистоны, используются в борьбе против рака или проходят серию клинических испытаний. Диагностика рака с помощью эпигенетических тестов становится все более надежной. Исследование и расшифровка эпигеномов позволили значительно усовершенствовать процесс получения стволовых клеток и применение их для лечения.

Кроме того, медики возлагают большие надежды на новые препараты для лечения всех видов энцефалопатии, для поддержки или коррекции аутогенной иммунной системы. Исследователи мозга уже работают над несколькими идеями по эпигенетической терапии депрессий, пограничных расстройств личности или посттравматических стрессовых синдромов. А целенаправленное перепрограммирование второго кода иммунных клеток могло бы закрепить память о сопротивлении болезни и тем самым создать совершенно новые принципы лечения аутоиммунных заболеваний. Речь идет о таких недугах, как астма, нейродермит, болезнь Крона или ревматоидный артрит.

Открытие РНК-интерференции также может послужить импульсом к созданию медикаментов нового типа, которые будут использовать этот механизм, чтобы прицельно отключать вызывающие болезнь гены. Правда, для этого нужно сначала научиться направлять подходящие фрагменты РНК в нужные клетки, что остается пока очень трудным и практически неосуществимым предприятием. Но уже ясно: каждый тип человеческих клеток обладает своим собственным набором микро-РНК, с помощью которых осуществляется влияние на генную регуляцию. Если в этом процессе что-то разлаживается, могут возникнуть болезни, которые теоретически поддаются лечению с помощью коррекции РНК-интерференции.

В экспериментальной модели этот механизм уже работает. Томас Тум из Вюрцбургского университета и его международная исследовательская группа в 2008 году представили результаты экспериментов на мышах, страдающих сердечной недостаточностью — между прочим, самой частой причиной смерти у людей. Ученые обнаружили, что в клетках соединительной ткани сердца больных животных содержится ненормально большое количество микро-РНК с номером 21. Она способствует чрезмерному росту соединительной ткани в сердце, что ослабляет сердечную мышцу. Томас Тум и его коллеги давали мышам антагомир-21, белок, целенаправленно блокирующий активность микро-РНК-21, — и таким образом действительно смягчили течение болезни.