Стволовая клетка — это модуль. Обезличенное начало. Из нее можно сделать все что угодно. Вырастить красное кровяное тельце, нейрон, клетку эпителия. Нужно только стимулировать и наблюдать. Можно замедлять старение, заживлять раны, восстанавливать нейроны мозга после травмы, бороться с наследственными заболеваниями.

Самое сложное кроется в мелочах. Так, использование клеток эмбриона полностью исключено. На этот счет не спорят, и любая полемика будет неуместна. А искусственные стволовые клетки и вовсе могут быть опасны. Чем же?

Что такое стволовые клетки?

Термин «стволовая клетка» принадлежит русскому гистологу Александру Максимову. Он изучал кровь и прибег к такому словосочетанию, чтобы обозначить ранних предшественников эритроцитов и лейкоцитов. Самое простое современное определение звучит так: неразделенные незрелые клетки, способные делиться и обращаться в специализированные, затем слагая ткани и органы.

Стволовые клетки имеют разветвленную и крайне сложную классификацию. Важно знать о двух типах: эмбриональных и индуцированных. Первый тип — клетки зародыша на раннем этапе его развития. Вторые — клетки взрослого человека, изъятые и измененные. Взяли, к примеру, фрагмент кожи и очистили генетическую память его мельчайшей единицы. Она стала стволовой. Из этого модуля теперь может выйти образцовый нейрон или лейкоцит. И те и другие плюрипотентны, это означает, что они могут превратиться в любые другие клетки, стоит лишь правильно выставить сценарий развития и проконтролировать его воплощение.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иСК)

В 2006 году профессор Яманака из Университета Киото обнаружил, что всего четыре гена позволяют изменить программу клеток взрослых мышей. Коррекция этой четверки заставляла их начисто забыть прошлое. Они превращались в стволовые, становились модулями. Уже в 2009-м полученный от пациента с болезнью Паркинсона образец кожи успешно превратили в нейрон, выделяющий гормон дофамин.

В последние несколько лет технология развилась настолько, что ее стали применять в смежных областях. Так, за счет индуцированных клеток выращивали ткани и моделировали нейроны мозга, выясняя, как вирус Зика влияет на микроцефалию плода. А в мае 2017 года журнал Nature рапортовал о том, что гемопоэтические клетки костного мозга наконец удалось получить из других типов биологического материала, что до этого считалось недостижимым ввиду большой сложности.

Как удается переформатировать генетический код? Иногда действуют так. Целевую клетку помещают в особую среду. Соседствующие с ней передают химические сигналы. После такого сеанса связи последовательности аминокислот корректируются, происходит откат назад, клетка становится стволовой. Коммуникация идет на языке транскрипционных факторов, то есть наборов белков, контролирующих активность генов. Частный успешный случай такого процесса — превращение внутреннего покрытия кровеносного сосуда в эритроцит.

Помимо описанного способа, есть еще один путь модификации. Перевоплощение происходит при помощи вирусов. Контактируя с целью, они способствуют экспрессии генов, вовлеченных в развитие эмбриона. Сформировавшись, гены запускают конверсию клетки в стволовую.

Проблема мутаций митохондрий

Проблема индуцированных клеток — в их не до конца изученной и раскрытой природе. Выше мы сказали, что их искусственно лишают изначального облика и переводят в разряд стволовых. Но до какой степени их можно лишить памяти о прошлом — до сих пор непонятно. Так, выяснилось, что выращенные из тканей возрастных пациентов стволовые клетки несут мутации, которые они наследуют от предшественников. Эти мутации, как правило, сосредотачиваются в митохондриях — энергетических центрах клетки, наделенных собственным геномом.

Поначалу о проблеме не знали, поскольку тестировали большие массивы, где объем генетических отклонений в митохондриях был незначительным. Однако, когда клетки стали рандомно изымать из общей массы, процент ошибок генома стал резко выше.

Что может произойти?

В 2016 году ученые пытались сопоставить фактор старения и вероятность концентрации большого числа мутаций в митохондриях стволовых клеток. Для этого 14 добровольцев сдали образцы крови и кожи. После глубокого анализа содержимого стало ясно, что число отклонений прямо пропорционально возрасту. Надо отметить, что актуальность использования стволовых клеток так же пропорционально растет с годами, и соединенные вместе две эти тенденции беспокоят медиков больше всего.

Судя по тому, что мутировавшие в митохондриях ДНК кодируют продукцию белков, индуцированные клетки могут вести себя иначе, чем на то рассчитывают медики. Вероятнее всего, после их введения не только не произойдет исцеление от недуга, но и разовьется новый, в зависимости от того, какого качества сбои накапливались в митохондриях. Специалист по регенеративной медицине Дитер Эгли убежден: «Для того чтобы применять нечто в терапии, недостаточно просто предположить, будет это работать или нет». Понятно, что от рисков нужно избавляться. Но как?

Это можно исправить?

Есть мнение, что да. Решение может выглядеть так. Для опыта отберут десять клеток. Затем выявят одну с наименьшим числом мутаций. После этого из нее сформируют пригодный материал, вырастят поколение. Его станут использовать в терапии. Второе решение — сложнее и дороже. Используют пересадку ядер соматических клеток. Из клетки пациента изымают ядро, перемещая его в яйцеклетку. К тому моменту она уже будет лишена собственного ядра. После этого она дозревает до состояния эмбриона, в котором будут сочетаться митохондрии здорового донора и ДНК самого пациента. Этот путь вызывает вопросы технологического свойства. Есть и сугубо экономические препоны.

Интересным решением представляются банки иСК. В этом случае пациенты получают клетки, сформированные из чужих тканей, но максимально комплиментарные для нового организма. Материал, например, может быть получен от молодых доноров, у которых объем митохондриальных мутаций снижен.

Вероятно, как раз банки индуцированных клеток и тщательная селекция полностью решат проблему мутаций. Это позволит безопасно использовать их в кардиологии, гематологии, стоматологии, лечить болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз, заживлять раны и избавляться от последствий черепных травм. Если парадокс передачи сбоев генома удастся разрешить, то медицина пройдет еще один серьезный барьер перед массовым переходом стволовых клеток из лабораторий в терапевтические кабинеты.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.