Надежды и обещания стволовых клеток
Алексей Левин, «Голос Америки»
Действующие модели
Одним из самых сенсационных научных достижений уходящего года стала разработка методов генетического перепрограммирования телесных (как говорят биологи, соматических) клеток человека, переводящего их в полноправные аналоги эмбриональных стволовых клеток. Об этом во второй половине ноября сообщили сотрудники лаборатории профессора Висконсинского университета Джеймса Томсона и исследователи Киотского университета во главе с профессором Синья Яманака.
И японские, и американские ученые «возвысили» соматические клетки до стволовых, пересадив в них четверку генов, запускающих такую трансформацию. В качестве исходного материала обе группы выбрали человеческие фибробласты, одну из разновидностей клеток кожной и соединительной ткани. Два из четырех трансплантированных генов тоже были идентичными, а два других – различными.
Однако в обеих лабораториях были получены клетки, которые, судя по результатам всех проведенных тестов, обладают той же универсальной способностью к превращениям в специализированные клетки любых тканей, что и настоящие эмбриональные стволовые клетки. Их принято называть индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК) – induced pluripotent stem cells (iPSC).
Теперь на этом пути достигнут новый успех. Исследователи из Гарвардского университета и связанных с ним медицинских центров во главе с Джорджем Дэйли использовали японскую методику для переделки соматических клеток сразу нескольких видов. Они превратили в ИПСК клетки легких и кожи человеческого плода, кожные клетки новорожденного ребенка и клетки кожи взрослого человека, взятые у добровольного донора с помощью биопсии.
Генетическое программирование
Молекулярные биологи Калифорнийского университета подтвердили возможность генетического перепрограммирования соматических клеток взрослого человека в полноценные аналоги эмбриональных стволовых клеток. Сотрудникам Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток, возглавляемым Кэтрин Платт и Уильямом Лоури тоже удалось превратить фибробласты в ИПСК, причем для этого вновь хватило подсадки лишь четырех дополнительных генов. Таким образом, эффективность новой техники генетического перепрограммирования человеческих фибробластов получила уже второе независимое подтверждение.
Инсулин из стволовых клеток
Калифорнийская биотехнологическая компания Novocell сделала первые шаги к использованию человеческих эмбриональных стволовых клеток для лечения диабета. Этот эксперимент был выполнен в две стадии. Сначала исследователи вырастили культуры таких клеток и заставили их дать начало инсулинпроизводящим островковым бета-клеткам поджелудочной железы.
На втором этапе ученые ввели полученные «в пробирке» клетки мышам, у которых предварительно были разрушены собственные бета-клетки. Они прижились на новом места и в течение нескольких месяцев синтезировали инсулин. Сотрудники фирмы доложили эти результаты на международной конференции по стволовым клеткам, которая состоялась во французском городе Эври.
Правда, успех этого опыта нельзя назвать стопроцентным. Пересаженные клетки вырабатывали инсулин только в тех случаях, когда мышей кормили пищей с большим количеством сахара. Экспериментаторы полагают, что трансплантаты работали не в полную силу, поскольку стволовые клетки-предшественники все же не развились до полностью работоспособных бета-клеток. По мнению ученых, эту проблему удастся разрешить, однако не в ближайшем будущем. Во всяком случае, Novocell планирует приступить к клиническим испытаниям своей терапии не ранее 2010 года.
Защита мышц
Сотрудники медицинского центра Техасского университета продемонстрировали принципиальную возможность использования эмбриональных стволовых клеток для борьбы с мышечной дистрофией.
Это название объединяет целое семейство заболеваний, которые приводит к ослаблению и атрофии тех или иных групп мышц. Пораженные мышечные волокна постепенно дегенерируют и заменяются соединительной и жировой тканью. Мышечные дистрофии чаще всего вызываются генными мутациями и пока, как правило, неизлечимы.
Техасские ученые осуществили свое исследование на мышах. Сначала они научились выращивать из эмбриональных стволовых клеток этих животных культуры клеток мышечной ткани, которые после пересадки не давали начало раковым опухолям. Решение этой задачи оказалось очень непростым и потребовало длительного экспериментирования. Затем они искусственно вызвали у мышей заболевание, аналогичное самой распространенной форме мышечной дистрофии, дистрофии Дюшенна. Для этого в задние конечности животных был введен токсин, блокирующий синтез белка, который поражается при этом заболевании. В результате у них развилась прогрессирующая мышечная слабость того же типа, что возникает при дистрофии Дюшенна.
На заключительной стадии эксперимента животным ввели выращенные в лаборатории мышечные клетки, которые не только прижились, но и сформировали здоровые и вполне работоспособные мускульные волокна. Хотя эта процедура и не привела к полному излечению четвероногих пациентов, их состояние заметно улучшилось. Руководитель исследовательской группы Рита Перлингейро считает, что полученные результаты очень обнадеживают.
ИПСК против СКА
Американские ученые с помощью ИПСК – индуцированных плюрипотентных стволовых клеток – помогли мышам с серповидноклеточной анемией. Это наследственное заболевание поражает красные кровяные тельца, эритроциты. Оно вызвано локальной мутацией гена, которые кодирует структуру гемоглобина, сложного белка, с помощью которого эритроциты транспортируют кислород. Молекулы гемоглобина присоединяют этот газ при циркуляции крови через легкие и затем переносят его к различным тканям.
Нормальный гемоглобин захватывает и отдает атомы кислорода, не меняя своих свойств. Молекулы гемоглобина со структурным дефектом после высвобождения кислорода склеиваются друг с другом и вызывают деформацию эритроцитов, которые теряют дисковидную форму, удлиняются и заостряются. Аномальные серповидные эритроциты не только хуже переносят кислород, но и закупоривают мелкие кровеносные сосуды, вызывая воспалительные процессы в окружающих тканях.
Серповидноклеточная анемия не лечится с помощью лекарств, однако в принципе с ней можно бороться посредством генной терапии. Шесть лет назад на этом пути были достигнуты первые успехи. Исследователи из США и Канада встроили в наследственный аппарат модифицированного вируса иммунодефицита корректирующие гены и ввели его непосредственно в костный мозг больных мышей. Эта процедура привела к частичному или полному выздоровлению подопытных животных. Однако на людях такая методика еще не проверялась.
И вот сейчас американские ученые добились нового успеха – пока что вновь только на животных моделях. Сотрудники Института биомедицинских исследований имени Уайтхеда, Массачусетского технологического института и университета Алабамы сообщили в сетевой версии журнала Science, что им удалось сильно ослабить симптомы серповидноклеточной анемии у мышей с помощью ИПСК.
Мышиные ИПСК создаются уже с прошлого года. Теперь такие клетки были использованы для генной терапии серповидноклеточной анемии. Профессор Алабамского университета Тим Таунс и его коллеги вырастили культуру фибробластов больных мышей и стандартным способом переделали их в ИПСК. Затем они ввели в них нормальный ген гемоглобина и заставили ИПСК с этим геном дать начало специализированным кроветворным стволовым клеткам. На заключительном этапе эксперимента эти клетки ввели тем же мышам, которых предварительно подвергли воздействию проникающей радиации. Облучение разрушило ткани костного мозга, которые раньше производили дефектные эритроциты.
И трансплантаты не подвели. Они прижились в костном мозгу, включились в его работу и запустили изготовление эритроцитов с неиспорченным гемоглобином. Уже через несколько недель после трансплантации состояние животных разительно изменилось к лучшему.
Экспериментальные результаты такого рода принято называть доказательством принципа. Теперь можно сказать, что природа, по-видимому не запрещает применения ИПСК для лечения серповидноклеточной анемии. Однако от опытов на мышах еще очень далеко до клинических экспериментов. Пока никто не может сказать, когда таковые начнутся и к чему приведут. Но надеяться сейчас легче.
Выход из инфаркта
Ученые из США и ФРГ успешно опробовали на мышах экспериментальный метод лечения острых нарушений сердечного кровообращения. Среди многочисленных опасностей, грозящих пациентам кардиологических клиник, одно из первых мест занимает патологическое учащение сокращений сердечных желудочков. Эту разновидность аритмии врачи называют вентрикулярной тахикардией. По данным медицинской статистики, она служит главной причиной скоропостижной смерти людей, перенесших инфаркт миокарда.
Сотрудники трех американских научных центров и Боннского университета ставили опыты на мышах с искусственно вызванным локализованным инфарктом. Этим животным были подсажены специализированные эмбриональные стволовые клетки, запрограммированные на превращение в кардиомиоциты, клетки сердечной мышцы. Трансплантированные клетки хорошо прижились и приняли полноправное участие в передаче электрических импульсов, управляющих сердечными сокращениями. В результате у животных нормализовалась работа сердца.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
13.02.2008