/ Наука
Взрослые клетки организма можно перепрограммировать в эмбриональные. Это с блеском доказали нобелевские лауреаты по медицине и физиологии 2012 года
Шутка о том, что для того, чтобы получить Нобелевскую премию, надо быть женатым 60-летним американцем, окончившим Гарвард, в нынешнем году осталась только шуткой. Обычно Страна восходящего солнца не считалась поставщиком «получантов» самой престижной научной премии в мире. За всю нобелевскую историю лауреатов из этой страны было совсем немного. Однако участники встречи Международного общества по изучению стволовых клеток, проходившей в этом году в Японии, на этот раз не были так уверены, что Нобелевский комитет прокатит японцев в очередной раз. «В заседаниях конгресса участвовала сама японская императорская чета, — рассказывает руководитель лаборатории генетических основ клеточных технологий Института общей генетики РАН Сергей Киселев. — И было ясно, что исследованиям стволовых клеток в этой стране дан зеленый свет». Причина столь пристального императорского интереса к стволовым клеткам понятна. Синъя Яманака, 50-летний профессор Киотского университета, несколько лет назад сделал в этой области революционное открытие. В 2007 году он и профессор из США одновременно опубликовали в двух разных научных журналах статьи о перепрограммировании обычных клеток человеческого организма в эмбриональные стволовые клетки. Но годом раньше Яманака проделал подобное с мышиными клетками. А значит, его приоритет был неоспорим.
Вопреки традиции открытие Яманаки ожидало признания нобелевского комитета совсем недолго. Чего не скажешь о Джоне Гердоне из Великобритании, который должен получить вторую половину премии по медицине и физиологии. Он опубликовал статью с результатами пионерского эксперимента по клонированию лягушек аж в 1962 году. Кстати, по стечению обстоятельств именно в этом году родился Синъя Яманака. Так что Джону Гердону пришлось ждать полвека, пока его коллега по лауреатству подрастет и выбьется в люди. Судьба его открытия была невероятно трудной. Хотя ему удалось клонировать лягушку, еще когда он был аспирантом, многие годы ученые относились к его эксперименту с недоверием. Гердон взял яйцеклетку лягушки, уничтожил ее ядро ультрафиолетовым облучением и заменил его ядром, взятым из клетки головастика. Из модифицированной клетки, получившейся в результате, вырос клонированный головастик. Эксперимент увенчался успехом. Однако незадолго до этого подобное пытались проделать американцы Роберт Бриггс и Томас Кинг, которые в отличие от никому не известного аспиранта слыли корифеями в своей области. У них не получилось, и Джону Гердону поверили только через 10 лет. А в 1997 году Ян Вилмут объявил о клонировании знаменитой овечки Долли. Это, конечно, привлекло некоторое внимание к открытию Гердона — ведь пионером был именно он. Однако история Долли оказалась столь звездной, что о Джоне Гердоне с его головастиками никто и не вспоминал. Сейчас обыватели, услышав о Нобелевской премии за клонирование, удивленно поднимают брови: разве награда положена не Вилмуту? Впрочем, Синъя Яманака ничуть не умаляет значения экспериментов Джона Гердона. «Я начал свой проект благодаря тем опытам, которые он проделал 50 лет назад», — сказал он в своем нобелевском интервью.
В 2006 году Яманаке удалось трансформировать клетки хвоста мыши в те, которые, по его наблюдениям, вели себя как стволовые эмбриональные. Для этого использовали четыре гена — c-MYC, OCT 3/4, SOX2, KLF4. Они кодируют белки-факторы, пробуждающие определенные функции клетки, которые работают, только когда эмбрион развивается. Взрослую клетку перепрограммировали, поместив в нее эти гены. Средством доставки был ретровирус, способный встраиваться в геном клетки-хозяина. Вирус доставил нужные гены прямиком в ядро клетки. И она действительно перепрограммировалась в нечто, очень похожее на эмбриональную стволовую клетку. Яманака назвал ее индуцированной плюрипотентной стволовой клеткой — ведь ее потомками могли стать любые клетки организма.
Дело было за малым: доказать, что подобные манипуляции возможны и с клетками человека. Исследователи из группы Яманаки взяли фибробласты — клетки кожи — у 36-летней женщины и 69-летнего мужчины. В них поместили тот самый набор из четырех генов. В качестве транспортного средства, доставившего гены в клетку, использовали вирус иммунодефицита человека. «Гены плюрипотентности» сделали свою работу, и тут, несмотря на разницу в возрасте доноров, их перепрограммированные клетки будто заново родились. Они могли дать начало практически любой ткани тела, как и положено стволовым клеткам эмбриона.
Перспективы были самые радужные, однако поначалу специалисты считали, что до практического применения новой технологии еще очень далеко. Во-первых, в качестве средства транспортировки использовался ретровирус — в эксперименте с клетками человека вообще ВИЧ. Поскольку ретровирус вмешивается в геном клетки, он может нарушить работу генов: «взбесившаяся» клетка положит начало развитию опухоли. Однако со временем эту проблему удалось решить. Сейчас для доставки «плюрипотентных генов» используют вирусы, не внедряющиеся в геном, кусочки РНК или белки. Второе возражение тоже было существенным. Гены, с помощью которых перепрограммировали клетку, оказались не вполне безобидными. «с-MYC — это реальный онкоген», — говорит Сергей Киселев. Получалось, что ни о каком лечении с помощью таких клеток не могло быть и речи. Никто бы не додумался помещать в организм то, что может положить начало опухоли. Однако и этот барьер удалось преодолеть. Оказалось, что для перепрограммирования некоторых видов взрослых клеток требуется меньшее количество генов. Например, нейроны мышей можно превратить в плюрипотентные стволовые клетки с помощью всего одного гена — Oct4. «Более того, были получены интересные данные о том, что в определенных условиях при перепрограммировании клеток некоторые гены можно заменить небольшими молекулами химических соединений, таких, как в обычных лекарствах, — добавляет Сергей Киселев. — Сейчас идет активный поиск этих веществ».
Было еще одно, главное возражение — казалось, что обойти его особенно непросто. Ученые подтвердили, что полученные ими плюрипотентные клетки очень похожи на эмбриональные стволовые. Однако как доказать, что они имеют такие же возможности? Заложен ли в них схожий потенциал? И безопасны ли они для человека? Поначалу казалось, что на проверку могут уйти десятилетия. Проблема была еще и в том, что ученым никак не удавалось вырастить из плюрипотентных стволовых клеток половые, ведь у тех более сложные программы развития, чем у обычных. Но после того как выяснилось, что мышата, рожденные из
