ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ИЗ ФИБРОБЛАСТОВ
Сегодня одна из популярнейших тем в медицине стволовые клетки. С ними связывают надежды на долгую жизнь без болезней. Любое научное мероприятие на эту тему всегда интересно и часто дает новый материал для размышлений.
Л. Юдина, «НВС»
Заведующий лабораторией генетики развития Института цитологии и генетики доктор биологических наук О. Л. Серов вернулся из Москвы, где проходил семинар, организованный Институтом биологии развития РАН на тему: может ли фибробласт стать эмбриональной стволовой клеткой?
Фибробластов в организме и человека, и животного великое множество. Они «расселены» повсюду: под кожей, в жировой и мышечной тканях, в сухожилиях и костных сочленениях. Они доступны, легко культивируемы. Фибробласты можно без труда изъять из кусочка кожи, поместить в определенную среду и создать условия, чтобы они росли и размножались. То есть получить культуру и использовать как материал (!) для наработки из них эмбриональных стволовых клеток. В большом количестве.
Олег Леонидович, в определении «эмбриональные стволовые клетки» (ЭСК) часто встречаются разночтения и даже путаница. Что и используют нередко в своей практике не очень добросовестные специалисты. Так что же такое ЭСК?
Яйцеклетка вскоре после оплодотворения начинает делиться. Когда она поделится семь раз, то в эмбрионе будет около 250 клеток. Применительно к человеку такого развития достигнет эмбрион к 4-5 дню от момента зачатия.
На этой стадии развития эмбрион находится в свободном состоянии и не связан с материнским организмом. Но именно в это время происходит очень важное событие -называемое дифференцировкой, точнее ее первый акт в раннем развитии. В результате возникают две группы клеток, судьба которых в развитии будет радикально отличаться. Одна группа, именуемая внутренней клеточной массой (ВКМ), включает 20-30 клеток, из которых и разовьется будущий организм. Именно она обладает всей информацией по дальнейшему развитию плода, а после рождения ребенка до формирования взрослого человека. Более того, в результате этого процесса у взрослого человека образуется множество специализированных типов клеток (свыше 200) нейроны, печеночные и мышечные клетки и т.д., включая те же фибробласты. И еще более важно, что эти 20-30 клеток дадут начало развитию репродуктивной системы взрослого организма, закладывая основы следующего поколения.
Другая часть эмбриона, полученная на этой стадии развития, выполняет обслуживающие функции и будет обеспечивать питание растущего плода.
Но каким образом клетки ВКМ, обладающие набором бесценных свойств, сделать доступными?
Исследования в данном направлении ведутся в мире более четверти века. Исследователи научились культивировать клетки ВКМ вне организма. Естественно, речь идет о создании специальных условий культивирования, при которых эмбриональные клетки размножаются в течение длительного времени и месяц, и два. Важно подчеркнуть, что при этом они сохраняют все свойства, характеристики, сходные с клетками ВКМ эмбриона.
Существенный момент можно легко спровоцировать ЭСК, то есть индуцировать в них дифференцировку. В результате даже вне организма ЭСК способны «выдавать» любые типы клеток, свойственные взрослому организму.
Для экспериментатора открываются очень широкие возможности изучения загадочного процесса превращения клетки в специализированный «продукт». Более того, исследователи пытаются найти механизм управления процессом.
Правильно ли я поняла, что именно те клетки, которые выросли из внутренней клеточной массы вне организма, и называются эмбриональными стволовыми клетками?
Да, именно так. Хотя в СМИ, и не только, зачастую используется термин «стволовая клетка» без указания «эмбриональная», что и приводит нередко к большой путанице.
Но суть от этого не меняется?
Меняется. Существенно. Дело в том, что даже у взрослого животного или человека имеются так называемые клетки-предшественники (малодифференцированные клетки), которые обеспечивают кроветворение, постоянный рост клеток кожи и т.д. Такие клетки взрослого организма также называют «стволовые клетки» (правильнее говорить «тканевые стволовые клетки»).Так вот, такие клетки взрослого организма имеют несравненно более низкие потенциал и способность давать различные типы клеток, чем ЭСК. Продемонстрировать возможности ЭСК можно на примере создания химерных животных. Если ЭСК даже после длительного культивирования вне организма поместить в эмбрионы мыши такой же стадии, то они легко смешаются с клетками эмбриона. И вырастет химерная мышь.
Существо нереальное?
Почти. Она состоит из двух типов клеток, как бы из двух частей. Имеют двойное происхождение все органы и ткани. Более того, потомство такого существа тоже будет необычным.
Пока основные достижения в экспериментах с мышкой?
Десять лет назад получены эмбриональные стволовые клетки человека. При их культивировании вне организма также можно побудить к дифференцировке любые типы клеток, свойственных взрослому человеку.
И даже такие, которые у взрослого человека не восстанавливаются?
Даже такие! У взрослого человека не способны к восстановлению, надо заметить, многие типы клеток. Не делятся нейроны, и коли погиб один организму, соответственно, наносится ущерб. Практически не восстанавливаются печеночные клетки. Есть совсем крошечная группа так называемых клеток Лангерганса поджелудочной железы, которые продуцируют инсулин. Гибель этих клеток в результате инфекции (панкреатит, холецистит) также нередко способствует диабету, широко распространенному заболеванию. В преклонном возрасте нарушается питание органов из-за склероза сосудов, клетки недостаточно функционируют, отмирают. Вот здесь-то и нужны «запасные детали».
Замечу, что в мире отпускаются огромные средства на то, чтобы из эмбриональных стволовых клеток получать специализированные клетки с целью их дальнейшего использования для лечения. Так называемая заместительная терапия восстановление функций тканей и органов, утративших те или иные специализированные клетки. О развитии направления «заместительная или репарационная медицина» сегодня говорят довольно много. Сейчас она на старте. Но задача поставлена вполне конкретная: восполнять утрату погибших в организме (из-за инфекций или травм) клеток.
Есть факторы, сдерживающие решение проблемы?
Они, прежде всего, этического характера. Клетки, скажем так, должны быть персональными. Сами по себе эмбриональные стволовые клетки получать можно, технология существует. Но они не индивидуальные, не адресные. А что в этом случае происходит? Та же ситуация, что при пересадке органов организм отторгает чужеродное. Над этой проблемой медицина бьется не одно десятилетие.
На семинаре в Москве как раз и затрагивались данные вопросы. В качестве одной из альтернатив решения и предлагаются фибробласты, как источник клеток, которые, однако, необходимо превратить в эмбриональные стволовые клетки.
Совсем недавно, в августе 2006 года, появилась статья, где говорилось о технологии превращения фибробласта взрослого животного в эмбриональную стволовую клетку. Работа была выполнена в одном из биотехнологических центров Японии. Затем в США провели подобные эксперименты по превращению фибробластов взрослой мыши снова статья в престижном научном журнале.
И, наконец, в конце 2007 года сенсация! Опубликованы сразу три работы по превращению фибробласта человека в эмбриональные стволовые клетки. Персональные! В суть технологии вдаваться не будем область слишком специальная. Дело в том, что эти клетки родные для конкретного организма и отторгаться не будут они персонифицированы. На семинаре были показаны реальные возможности новой технологии в русле будущей медицины.
Много ли времени потребуется для того, чтобы фибробласты, взятые с кусочка кожи человека, превратить в необходимые ему клеточки, идентичные эмбриональным стволовым, или сходные с ними?
От двух до трех недель. Это настоящая революция! Самое громкое открытие медицины последних лет! Работы в обозначенном направлении развиваются стремительно. За рубежом идею подхватили мгновенно. Японскому профессору Яманаки правительство выделило огромные средства на строительство специализированного центра. Тот же бум в США, Европе. Еще бы, ведь эти работы закладывают медицину будущего, суть которой заключается в том, чтобы выращивать специализированные клетки для организма и, трансплантируя их, восстанавливать утраченные функции органов. Появится возможность победить самые сложные заболевания, в том числе диабет, болезни Альцгеймера, Паркинсона.
Но это, наверное, далекое-далекое будущее?
Конечно, отдача начнется не завтра. Эксперименты на мышах проходят довольно успешно. Нужные клетки получены. Не всегда удается их отделять, но это дело техники. Клинические испытания по ряду направлений уже идут вариаций же множество.
Мне сдается, что уже в ближайшее время будет прорыв в лечении болезней Альцгеймера и Паркинсона. Эти нейродегенеративные изменения, проявляющиеся с возрастом, связаны с нейронами головного мозга, но именно эта часть организма не подвластна иммунной системе. Следовательно, можно трансплантировать клетки и от другого индивидуума отторжения не будет, туда антитела не доходят. Клинические испытания в этом направлении ведутся не один год. Культивируются эмбриональные стволовые клетки, их пытаются обогатить специализированными клетками. Но это еще действия по ранее предложенной технологии.
С появлением самой последней, связанной с фибробластами, возможности существенно расширятся. Как и область использования эмбриональных стволовых клеток.
Это хорошо, что за рубежом так активно работают на медицину. А как дела у нас в стране?
Могу сказать, что интерес огромен. Все понимают, что необходимо срочно развивать технологию получения эмбриональных стволовых клеток из фибробластов кожи, поскольку за этим будущее. Однако без целевого финансирования все может превратиться в несбыточную мечту.
Как ваша лаборатория откликается на зов времени?
Усилиями одной лаборатории эту проблему не поднять. Новая технология достаточно сложная, требующая участия разных специалистов: по генной инженерии, молекулярной биологии и экспериментальной эмбриологии, кооперации с медиками.
Разумеется, еще много работы впереди. В Москве специалисты вели речь, как адаптировать технологию получения ЭСК из фибробластов именно для нужд практической медицины. А это не менее сложно, чем создать технологию. Радует то, что наблюдается энтузиазм и желание не затягивать дело.
На семинаре присутствовало много заинтересованных людей чиновники высокого ранга, академические руководители и т.д. Есть надежда, что выделят деньги. А это залог успеха.
стр. 8
|