Александр Панчин - Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей
В 2013 году вышла статья в журнале Nature, где была показана возможность увеличить продолжительность жизни мышей на 23 % с помощью генной терапии, направленной на изменение работы клеток гипоталамуса. Гипоталамус с гипофизом – важные отделы мозга, участвующие в гормональной регуляции организма. С возрастом в гипоталамусе начинают активнее работать некоторые гены, из-за чего снижается производство гормона гонадолиберина. Этот гормон запускает выработку гонадотропных гормонов передней доли гипофиза, способствующих регуляции работы половых желез. С возрастом количество этих гормонов падает, но если падение остановить (подавив работу упомянутых генов), то можно замедлить старение – так утверждают авторы работы488.
Еще одно направление, в котором ведутся исследования по продлению жизни, – использование стволовых клеток. Наличие функциональных делящихся стволовых клеток является необходимым условием для обновления старых клеток организма, выходящих из строя. Логично предположить, что старение стволовых клеток может быть одной из причин старения организма в целом. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, в которой было показано, что пересадка стволовых клеток старым мышам от молодых особей замедляет старение и продлевает жизнь первых на 16 %489. Пересадка стволовых клеток от старых мышей аналогичного эффекта не давала.
В 2014 году вышла статья, авторы которой хирургически объединяли кровеносные системы молодых и пожилых мышей. Было показано, что это приводит к частичной отмене изменений в мозге, связанных со старением490. Это еще один аргумент в пользу предположения, что старение организма связано со старением его стволовых клеток. Так что, возможно, вампиры близко подобрались к секрету долголетия – только молодую кровь нужно не пить, а вводить внутривенно (не пытайтесь это делать самостоятельно!).
Откуда взять молодые стволовые клетки? Наиболее универсальными и молодыми являются эмбриональные стволовые клетки. Используя их, китайские ученые в 2006 году смогли ускорить регенерацию поврежденного спинного мозга крысы. Стволовые клетки, помещенные в нервную систему грызунов, превращались в глиальные клетки, снабжающие нейроны питательными веществами или изолирующие их отростки (для лучшего проведения сигналов)491. До этого превращение эмбриональных стволовых клеток в различные клетки мозга было предложено как метод лечения различных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона492. Это новое направление терапии находится сейчас на стадии клинических испытаний493.
В том же 2006 году ученые из Калифорнии опубликовали в журнале Nature Biotechnology статью о том, что им удалось видоизменить эмбриональные клетки человека и заставить их производить инсулин и другие гормоны494. Надежда была на то, что такие клетки можно будет пересадить больным диабетом первого типа (у которых нарушено производство инсулина) и вылечить их. Несмотря на определенный прогресс в этой терапевтической области, надежный и безопасный подход к лечению данного заболевания остается делом будущего495.
Развитие подобных клеточных технологий сталкивается с рядом этических ограничений по использованию стволовых клеток эмбрионов. Еще одна проблема связана с тем, что стволовые клетки, которые мы пересаживаем, не должны вызывать иммунного ответа. В качестве решения предложены подходы терапевтического клонирования. Как и при обычном клонировании, ядро клетки человека помещается в яйцеклетку без ядра. Полученная клетка делится в пробирке и служит источником эмбриональных стволовых клеток.
Наряду с терапевтическим клонированием в последнее время развиваются и другие методы получения эмбриональных стволовых клеток. К ним относятся разработки, связанные с “репрограммированием” клеток. В 2006 году в журнале Cell вышла статья японских ученых Казутоси Такахаси и Синья Яманаки, которая с тех пор успела набрать более двенадцати тысяч цитирований. Исследователи показали, что можно превратить обычную клетку соединительной ткани в стволовую496 с помощью генной терапии. Достаточно ввести в клетки четыре гена, которые, по-видимому, в клетках соединительной ткани выключены. Переносимые стволовые клетки можно также улучшать с помощью генной инженерии (например, устранять в них какие-то наследственные дефекты).
Еще один способ получить пригодные для трансплантации стволовые клетки – брать у развивающегося зародыша эмбриональную клетку “про запас”. Это не поможет тем, кто уже родился, но может помочь следующим поколениям. Когда ребенок родится, у него будет культура собственных эмбриональных клеток, которые в более позднем возрасте можно будет при необходимости использовать в терапевтических целях.
Некоторые стволовые клетки можно получать из пуповинной крови. Это тоже не столько поможет взрослым, сколько новорожденным детям в их последующей жизни497. Здесь нужно сделать ряд оговорок. Кроветворные клетки из пуповинной крови отличаются от эмбриональных стволовых: из них получается лишь ограниченный набор типов клеток. Показана возможность использования таких клеток при лечении некоторых заболеваний (лейкемия, лимфома, ряд наследственных болезней – помните, мы обсуждали генную терапию с использованием клеток пациента?). Определенные успехи достигнуты и в исследованиях по лечению других заболеваний (например, диабета первого типа498 и некоторых аутоиммунных заболеваний, в том числе любимой доктором Хаусом красной волчанки499, повреждений спинного мозга500 и не только).
Существуют банки пуповинной крови, предлагающие сохранить стволовые клетки пуповины, но, учитывая высокую стоимость услуги, это не всегда выгодное предложение. Вероятность, что клетки помогут вылечить ребенка или продлить ему жизнь, имеется, но она довольно призрачная. Кроме того, можно ожидать, что со временем (пока ребенок повзрослеет) появятся другие способы получения стволовых клеток. Практический совет такой: если стоимость данной услуги не вызывает вопросов “стоит ли делать” – делайте, может пригодиться. Если же возникает ощущение, что это дорого, – лучше потратить деньги на что-то более полезное. Есть масса лекарств и медицинских процедур, которые скорее пригодятся и тоже потребуют финансовых вложений.
Стволовые клетки, как я уже упоминал, могут быть использованы для создания целых органов, в том числе и с применением 3D печати. Это замечательная технология, про которую я не пишу подробно лишь по той причине, что мне сложно передать в должной мере ее значимость. Мы берем клетки и печатаем из них орган! Что к этому еще добавить? Но наиболее фантастичная форма терапевтического клонирования – выращивание тела, лишенного центральной нервной системы, для последующей пересадки в него мозга стареющего человека.
Хотя опытов по пересадке мозга человека или выращивания безголовых человеческих тел на ближайшее время не запланировано, некоторые ученые рассматривают возможность в скором времени научиться пересаживать человеческую голову на тело донора (мозг которого погиб в результате травмы или какого-то заболевания)501. В каком-то смысле это правильнее называть “пересадкой тела на свежую голову”.
Попытки отделить голову от тела с сохранением работы мозга начались еще в начале прошлого века. В 1928 году советский ученый Сергей Брюхоненко, разработавший аппарат искусственного кровообращения, смог в течение нескольких часов сохранять отрезанную голову собаки в сознательном состоянии на системе искусственного жизнеобеспечения. В 1954 году советский трансплантолог Владимир Демихов пришил голову щенка к спине взрослой собаки, получив двухголового пса. В 1973 году американский нейрохирург Роберт Уайт в течение двух суток сохранял живым изолированный мозг обезьяны, а в 1979 году сумел перенести голову одной обезьяны на тело другой. Пересаженная голова не могла управлять новым телом, но иннервация мышц головы сохранилась. Обезьяна даже укусила ученого. Восстановление иннервации тела – одна из самых существенных проблем такой операции, но не единственная. Давайте рассмотрим, с какими препятствиями столкнется на своем пути врач, желающий осуществить такую операцию на человеке, и можно ли их преодолеть.
Начнем с простого: при пересадке любых органов есть риск отторжения со стороны иммунной системы. Используя генетические тесты, можно подобрать донора таким образом, чтобы минимизировать этот риск. Кроме того, существуют препараты, подавляющие действие иммунной системы и увеличивающие вероятность успешной трансплантации. Известна масса примеров успешных пересадок сердца, печени, руки, челюсти и даже лица. Таким образом, проблема отторжения легко преодолевается.
