Нынешнее поколение вполне может рассчитывать на то, что лет через двадцать медицина сможет обновлять органы и ткани, корректировать поломки генома. Начало нынешнего года изобилует информацией о достижениях в области клеточных технологий. Российский ученый Константин Агладзе вместе с японскими коллегами выращивает из стволовых клеток сердечную мышцу, которая ритмично сокращается на наших глазах. Там же, в Японии, ученые делают подход к неизлечимой пока болезни глаз — макулодистрофии — с помощью клеток, полученных путем перепрограммирования из клеток кожи самих пациентов.
Эти новости вселяют куда больший оптимизм, чем десятки тысяч новостей о стволовых клетках, которые мы слышали последние десять лет. Все понимали, что для получения любых здоровых клеток организма нужны такие, которые появляются в организме зародыша, то есть всемогущие. Они могут превращаться в клетки сердечной мышцы, костей, печени, кожи, мозга — всего их в наших тканях более 200 разных видов. Этические проблемы использования всемогущих эмбриональных стволовых клеток сильно тормозили научные исследования. Была еще одна проблема — подсаживать чужие стволовые или уже дифференцированные в нужном направлении клетки сложно: организм их отторгает, и нужны всяческие ухищрения, чтобы заставить эти клетки функционировать. Свои же перепрограммированные клетки организму намного ближе.
Качественный скачок в этой области произошел благодаря японскому ученому Синъе Яманаке . Он смог вернуть взрослые клетки в состояние плюрипотентности, когда они могут превратиться в разные клетки организма. Их назвали индуцированными плюрипотентными клетками (iPS). «Мы еще не в полной мере осознаем революционность открытия, сделанного Синъей Яманакой в области стволовых клеток, это действительно новая эра», — говорили его коллеги и после вручения ему азиатской «нобелевки» ShawPrize в 2008 году, и после Нобелевской премии в 2012-м, и в конце февраля 2013-го, после вручения новой премии Breakthrough Prize in Life Sciences Foundation, учрежденной Марком Цукербергом , Юрием Мильнером и Сергеем Брином .
Создание индуцированных плюрипотентных клеток журнал Science в конце прошлого года назвал одним из важнейших прорывов последнего десятилетия. В этом же списке еще один знаковый прорыв — технология редактирования генома. Генетические болезни обусловлены поломками в одном или нескольких генах. Ученые научились влезать в ядро клетки и с помощью технологии редактирования генома менять испорченный ген на здоровый. Поскольку здоровый ген должен работать в определенной ткани, наиболее перспективной исследователям представляется комбинация клеточного и генетического метода: у пациента берут, к примеру, клетки кожи, перепрограммируют их в iPS, затем в них редактируют геном, а после этого превращают скорректированные клетки, допустим, в нейроны и вводят их в определенную часть мозга.
Гонки от лабораторий до больничной койки
Как замечательно, что из Яманаки не получился хороший хирург, каковым он пытался стать после окончания Университета Кобэ. «Меня называли Дзяманака (от слова “дзяма” — досадная помеха), — вспоминал ученый. — Операции, на которые у способных хирургов уходило минут двадцать, у меня длились два часа». Намаявшись от собственной бесталанности в клинике, Яманака подался в науку. Уехал в США, занимался там генетикой, вернулся в Японию, где и науку тоже собрался было бросить, но в Университете Нара ему предложили заняться темой стволовых клеток, за которую он взялся, хотя поначалу и без особого энтузиазма. Однако задача получения стволовых клеток из сформировавшихся взрослых, в частности из клеток кожи, настолько увлекла ученого, что уже через шесть лет он впервые в мире получил так называемую индуцированную плюрипотентную клетку мыши, а в 2007 году — iPS человека.
В работе Яманаки важную роль сыграли открытия в области генетики: в частности, уже было известно, какие гены работают в эмбриональных всемогущих клетках. Логика ученого была проста: во взрослой клетке надо включить именно те гены, которые работают в эмбриональной. Яманака выделил 24, на его взгляд, главных и внедрил их с помощью специальной ретровирусной конструкции в фибробласт (предшественник клетки кожи). Потом он методом перебора искал то минимальное количество генов, которое будет держать клетку в состоянии, близком к эмбриональному. Так он составил магический коктейль из четырех генов, который тут же стали называть коктейлем Яманаки. Вскоре после этого Джеймс Томсон из Университета Висконсин-Мэдиссон создал свой коктейль из четырех генов, два из которых были теми же генами, что использовал Яманака, но еще два — другие. Томсон тоже получил индуцированные плюрипотентные клетки. «Подобные исследования ведутся во многих лабораториях, в том числе у нас, — рассказывает заведующий лабораторией Института общей генетики РАН, профессор Сергей Киселев , — поскольку идет поиск наиболее безопасных и эффективных методов. Известно, что один из генов, используемых в начальных опытах Яманакой, ответствен за развитие опухолей. Впрочем, даже о тех конструкциях, где этого онкогена нет, исследователи пока говорят с осторожностью, их еще надо проверять и проверять на безопасность!» Американским ученым из Университета Скриппса в Калифорнии под руководством Шэна Дина , а также группе Роберта Ланцы из компании Advanced Cell Technology (ACT) в Санта-Монике, штат Калифорния, вроде бы удалось репрограммировать клетки мыши не с помощью генов, а с помощью их продуктов — белков, что должно снять хотя бы проблему возможного опухолеобразования.
