Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №11 за 2007 год
Способность стволовых клеток излечить естественный или искусственно вызванный дефицит стволовых клеток — это тривиально и неинтересно. А во всех прочих областях медицины результаты их применения пока что остаются историями о чудесных исцелениях. «Обнадеживающих экспериментальных работ множество. Того же, что можно назвать технологией, — результатов, подтвержденных рандомизированными (случайными) многоцентровыми клиническими испытаниями, — просто нет», — резюмирует заведующий лабораторией молекулярной генетики Института биологии гена РАН профессор Сергей Киселев.
Если вдуматься, в этом нет ничего удивительного. Широко известна история о заносчивом ученике чародея Акаре Кесселе, успешно вызвавшем некоего могучего духа и только после этого обнаружившем, что понятия не имеет, как им управлять. В положении такого нерадивого ученика и оказалась сегодня мировая наука: мало иметь в своем распоряжении клетки, способные превращаться во что угодно, надо еще уметь «объяснить» им, что именно мы от них ждем в каждом конкретном случае.
Можно, конечно, просто ввести их в зону поражения и предоставить им самостоятельно разбираться в ситуации. Чаще всего сегодня так и делают (обычно по жизненным показаниям — в тех случаях, когда другое лечение невозможно или не помогает), и это иногда срабатывает прямо-таки волшебным образом.
Но в том же «Магическом кристалле» демон, вызванный Акаром и обнаруживший его беспомощность, попросту убил его. Сегодня уже достоверно известно (к счастью, не из клинической практики, а из лабораторных исследований), что сходным образом могут повести себя и применяемые наугад стволовые клетки. Ученые из нью-йоркского Рочестерского университета, вырастив в культуре человеческие эмбриональные стволовые клетки совместно с более зрелыми клетками нейроглии (вспомогательной мозговой ткани), добились массового превращения их в нейроны. Последние были пересажены в мозг крысам, страдающим искусственно вызванной болезнью Паркинсона. Поначалу около 70% пересаженных нейронов начали вырабатывать медиатор дофамин (дефицит которого и является причиной болезни), и состояние крыс улучшилось вплоть до полного исчезновения симптомов паркинсонизма. Однако, как вскоре выяснилось, к 10-й неделе эксперимента дифференцировку сохранили лишь 25% нейронов. Остальные переродились обратно в неспециализированные клетки и принялись активно размножаться, распространяясь по всему мозгу животных. «Не нужно быть нейроонкологом, чтобы понять, что этот процесс — начало образования опухоли», — прокомментировал наблюдаемую картину руководитель исследования Стивен Голдман. И сделал недвусмысленный вывод: никто не сомневается, что стволовые клетки весьма перспективное средство лечения болезней типа паркинсонизма, но испытывать такие методики на людях явно пока рановато.
В банке стволовых клеток их хранят в жидком азоте при температуре –182°С. В таких условиях они неограниченно долго не теряют жизнеспособности
Как раз такие соображения сильно сдерживают работу с эмбриональными стволовыми клетками, получаемыми путем так называемого терапевтического клонирования. Этот метод получения стволовых клеток основан на том, что у человека в любом возрасте можно взять обычную клетку и пересадить ее ядро в донорскую яйцеклетку. Та немедленно начнет дробиться (прямо в пробирке) и к пяти дням достигнет стадии бластоцисты — полого шарика из нескольких сотен клеток, значительную часть которых составляют универсальные стволовые клетки. Они могут превращаться в любую человеческую ткань, их можно выделить, размножить и неограниченно долго поддерживать в виде клеточной культуры, а их генетическая идентичность тканям пациента исключает проблемы с иммунитетом.
Работы с эмбриональными стволовыми клетками ведутся во многих лабораториях мира, а вот для лечения заболеваний эти клетки сегодня практически не применяются даже в качестве последней надежды. «Парадоксально, но именно эмбриональные стволовые клетки — самые на сегодня перспективные и потентные находятся дальше всего от клинической практики», — замечает директор ООО «Институт стволовых клеток человека» Артур Исаев. И дело не только в позиции влиятельной группы людей, категорически противящихся любому клонированию человеческих клеток. Просто у этих клеток есть и отрицательная сторона. Они способны превратиться во что угодно (если бластоцисту, из которой их выделили, имплантировали бы в матку, где из них развились бы все ткани нового организма), кроме того, они склонны к неограниченному делению и очень плохо понимают химические «команды» взрослого организма — поскольку в бластоцисте такие «команды» некому подавать. А потому, будучи введены в организм, клетки запросто могут дать начало злокачественным опухолям или тератомам — уродливым разрастаниям различных тканей в совершенно неподходящем для них месте. Лечение такими клетками сегодня означало бы игру в русскую рулетку.
Пометки для клетки
Наибольших успехов в этом направлении достигла, пожалуй, ортопедия благодаря тому, что биохимики выделили сигнальные белки (получившие название BMP — bone morphogenic proteins), стимулирующие превращение стромальных стволовых клеток в остеобласты, создающие костную ткань. Эти белки вводятся в имплантат — кусок медленно рассасывающегося полимера (например, коллагена), форма которого соответствует форме недостающей кости. Имплантат вживляется на нужное место, сочащиеся из него BMP притягивают из крови стромальные клетки (выброс которых из костного мозга обычно еще и стимулируют искусственно), те оседают на имплантат и превращаются в остеобласты. Через несколько месяцев от имплантата уже нет и следа, а на его месте красуется новенькая прочная кость. Таким манером американские врачи сумели вылечить даже 91-летнюю бабушку. Ее сломанная нога не могла срастись 13 лет (и немудрено — в таком возрасте у человека практически нет стромальных клеток), а после подсадки имплантата с BMP срослась за восемь месяцев. У молодых пациентов, у которых популяции стромальных клеток более многочисленны, на выращивание 25-сантиметрового отрезка крупной кости уходило месяца два.
Можно действовать и по-другому — прямо в лабораторной склянке «объяснить» клеткам, во что они должны вырасти, и уже этот готовый продукт пересадить пациенту. Таким путем в лабораториях разных стран сегодня выращивают лоскуты живой человеческой кожи (для пересадок на обожженные места), хрящи в форме уха и даже участки кровеносных сосудов — настоящие, многослойные, с эпителием внутри и мышцами в толще стенки. В январе 2005 года группа исследователей из Манчестерского университета объявила о создании биологического принтера, способного печатать участки живой ткани заданной формы и состава (рабочая часть устройства сделана на базе обычного струйного принтера). А в апреле прошлого года ученые из Института регенеративной медицины Университета Уэйк-Форест (Северная Каролина) под руководством доктора Энтони Аталы и врачи Бостонского центра детской медицины объявили о нескольких успешных операциях, сделанных детям, страдавшим врожденным недоразвитием мочевого пузыря. Доктор Атала и его сотрудники научились выращивать купол мочевого пузыря из собственных стволовых клеток пациента. Готовая «деталь» подшивается к имеющейся у пациента нижней части органа, и реконструированный таким образом пузырь в дальнейшем исправно выполняет свои функции.
Сотрудники Центра биотехнологии и биомедицины в Лейпциге, удалив овце поврежденную часть коленного хряща, вводят несколько сотен тысяч хрящевых клеток, выращенных «в пробирке» из ее же стволовых
Кроме того, полным ходом идет расшифровка химических команд, направляющих развитие стволовых клеток по тому или иному пути. Японские ученые обнаружили, что вещество 5-азоцитидин стимулирует превращение стромальных стволовых клеток в клетки миокарда. Определены и сигнальные вещества, превращающие их в нейроны. Однако как раз в лечении болезней, связанных с повреждением нервной ткани (инсультов, паркинсонизма, параличей, разрывов нервных стволов и спинного мозга и т. д.), вопреки ожиданиям результаты до обидного скромны и невнятны. Научившись уверенно превращать стволовые клетки в нейроны (и даже в нейроны определенного типа), исследователи столкнулись с неприятным фактом: новые нейроны, возникающие из стволовых клеток, не могут включиться в нервную систему. Похоже, что в ней предусмотрена специальная защита от восстановления погибших нейронов, отвергающая помощь стволовых клеток. Выделены даже особые сигнальные вещества, появляющиеся в зоне травмы и препятствующие образованию межклеточных связей. Логика природы ясна: в отличие от почти всех остальных тканей организма (кроме разве что иммунной) клетки нервной ткани невзаимозаменяемы. Каждый нейрон несет уникальную информацию, и создавать новые нейроны взамен погибших столь же малополезно, как вставлять в книгу чистые листы вместо выпавших текстовых. Более того, поскольку нейрон, в отличие от книжной страницы, не только носитель информации, но и активный элемент системы управления, замена его другим, не обладающим его «компетенцией», может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому регенерация нервной ткани (по крайней мере, «автоматическая», бесконтрольная) не только не нужна, но и опасна — и эволюция приняла меры против нее.
