Поиск - новости науки и техники

Дважды рожденные. Преобразованные биологами клетки справятся с самыми тяжелыми недугами.

В этом году Нобелевская премия по биологии и медицине присуждена англичанину Джону Гёрдону и японцу Синьи Яманаке. Работы выдающихся теоретиков и экспериментаторов позволяют решить труднейшую задачу, с которой клеточные биологи не могли справиться десятилетиями. О перспективах, открывающихся перед учеными, “Поиск” попросил рассказать профессора Сергея Иллариошкина, заместителя директора по научной работе Научного центра неврологии РАМН. Сергей Николаевич возглавляет отдел исследований мозга – уникальный научный коллектив, который ведет фундаментальные и прикладные исследования в самой, без преувеличения, “горячей” области современной нейронауки и многие годы внимательно следит за достижениями С.Яманаки. Здесь изучают структурные, молекулярные и клеточные механизмы функционирования нервной системы, в первую очередь головного мозга, применительно к нейродегенеративным заболеваниям. Рассказывает Сергей Иллариошкин:

– Начнем с примера – болезни Паркинсона. Ее причина, если совсем коротко, – гибель нейронов, воспроизводящих вещество дофамин. Как лечить это заболевание, мы знаем: нужно компенсировать недостаток дофамина в головном мозге либо с помощью лекарств (что чревато многочисленными побочными эффектами), либо ввести в головной мозг здоровые клетки взамен погибших (не чужие, отторгаемые организмом, а “свои”, родные). Но где взять эти клетки для замены? О том, чтобы найти их, ученые могли только мечтать. Первая попытка была предпринята в середине 1980-х годов: использовались клетки, получаемые из головного мозга эмбрионов человека. Однако работать с фетальным материалом нельзя по этическим и даже религиозным соображениям. Исследователи зашли в тупик.
Затем настала очередь стволовых клеток. Как известно, они дают начало клеткам определенного набора тканей и тем самым исправляют существующие в организме дефекты. Но клетки эти очень разные, с их помощью, как правило, можно заменить лишь одну конкретную ткань. Вроде бы совсем неплохо, пока речь не заходит о головном мозге. Опять вопрос: где в этом случае взять материал?
В идеале нужны такие стволовые клетки, из которых можно было бы получать любую ткань. Удивительно, но они есть – так называемые эмбриональные плюрипотентные стволовые клетки, обладающие очень высоким пролиферативным потенциалом (способные давать начало клеткам всех трех зародышевых листков и целому организму). Их открыли в конце 90-х годов прошлого века, что вызвало буквально взрыв интереса к ним – ведь их можно использовать для восстановления любых больных органов человека. Но и на этот раз возникла та же этическая проблема: эти клетки существуют в организме лишь в самой начальной стадии жизни эмбриона. И снова тупик.  
Революция в применении клеточных технологий грянула в 2006 году, ее совершили японские исследователи под руководством профессора Синьи Яманаки из Университета Киото. Они доказали: любую клетку взрослого организма можно превратить в плюрипотентную, если заставить “работать” некоторые до этого мирно спавшие в ней гены. Как известно, в каждой клетке человека есть один и тот же набор из более чем 20 тысяч генов. Однако в разных тканях активны разные гены. Скажем, в клетках печени работают одни гены, в сердце – другие, что и определяет различие функций этих органов. Яманаке и его сотрудникам удалось нащупать комбинацию всего четырех ключевых генов плюрипотентности: он “посадил” их на вирусный носитель и ввел в клетки кожи. В результате экспрессии “непрошеных гостей” клетка забывает “свое происхождение”, у нее стирается память об индивидуальном развитии. Она уже не помнит, что была, например, клеткой кожи, и превращается в плюрипотентную. Достаточно всего нескольких дней – и появляются новые преобразованные клетки. Яманака назвал их индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК). По своим свойствам они идентичны эмбриональным стволовым клеткам, и получить от них любую ткань уже не проблема. Открылись невиданные возможности избавления от самых тяжелых, ранее неизлечимых заболеваний.
– Просто фантастика! Вряд ли такое открытие можно сделать по наитию.
– Нет, конечно. Это не озарение, во сне такие вещи сами собой не приходят. Это плод долгих поисков и напряженной экспериментальной работы. Яманака – очень крупный клеточный биолог. Он работает в Японии, США и многие годы занимается изучением стволовых клеток.
– Как уникальная эта технология может работать для лечения разных недугов?
– Снова вернемся к болезни Паркинсона. Сначала пациенту делают биопсию кожи и из кожных фибробластов получают ИПСК (эта процедура называется клеточным репрограммированием). Затем в область мозга, которая отвечает за двигательные функции и использует дофамин, нужно ввести полученные из ИПСК дофаминовые нейроны, чтобы они заменили погибшие клетки. И болезнь может отступить (подчеркну, что отторжения введенных в мозг клеток не произойдет, ведь, по существу, это его собственные клетки, пережившие “волшебные превращения”). Таким образом, у нас появился клеточный материал, “кирпичики”, для получения любой ткани, а значит, есть возможность борьбы с болезнями. Неудивительно, что Нобелевский комитет так быстро, всего спустя шесть лет после открытия, что бывает крайне редко, присудил авторам самую престижную в мире премию.
– И когда наступит светлое будущее – избавление от тяжких заболеваний?
– Для того чтобы эта технология вошла в клиническую практику, требуется определенное время. Нужно выбрать оптимальный метод получения ИПСК, а их уже набирается с десяток – прогресс в этой области просто колоссальный. Подумать о безопасности: нельзя допустить, чтобы при образовании новых клеток появились опухоли, а такой риск при клеточном репрограммировании есть, и его необходимо исключить. И, конечно, провести ряд новых экспериментов, чтобы еще раз убедиться в действенности этого метода. Замечу, что многие из этих вопросов уже успешно решены.
В конце этого года группа Синьи Яманаки приступит к первым операциям – лечению заболеваний сетчатки. Вместо погибающих пигментных клеток сетчатки, что ведет к слепоте, пациенту имплантируют его же собственные, полученные из ИПСК. Почему Яманака начинает с дегенерации сетчатки? Потому что глаз более доступен для прямого введения клеток, нежели, скажем, мозг. Затем наступит очередь других заболеваний.
Что же касается нашей страны, то, как только в 2006-2007 годах стали известны результаты экспериментов С.Яманаки, эта технология была успешно воспроизведена и даже усовершенствована в ведущих клеточных лабораториях наших коллег из РАН – Института общей генетики им. Н.И.Вавилова (профессор С.Киселев) и Института молекулярной генетики (профессор И.Гривенников). Это не клонирование знаменитой овечки Долли – тот эксперимент, также связанный с перепрограммированием зрелой клетки, был буквально “на грани искусства”, а потому мало у кого получался.
Для “чистоты” эксперимента, получения убедительных данных о молекулярных механизмах моделируемых клеточных процессов, наш Научный центр неврологии начал с наследственных нейродегенеративных заболеваний. Мы выбрали пациентов с генетическими вариантами болезни Паркинсона и болезнью Гентингтона (больные этим тяжелым семейным недугом страдают избыточными, размашистыми движениями – в просторечье “пляска святого Вита”). С согласия пациентов получили ИПСК, трансформировали их в дофаминовые нейроны и ввели в заданный участок мозга животных, “заболевших” паркинсонизмом (токсическую модель болезни Паркинсона мы разработали специально). Результат превзошел все ожидания: всего через неделю после операции крысы практически полностью избавились от паркинсонизма, стали подвижными и активными. Так с помощью “чудо-клеток” удалось восстановить мозговые ткани. Близкие результаты были получены и в случае болезни Гентингтона.
– Кто-нибудь в мире достиг такого результата?
– За рубежом проводятся подобные эксперименты, но чаще всего не с генетическими формами. Пожалуй, в этой области мы в числе первых. Можно сказать, что сотрудники отдела работают на передовом уровне науки. В наших планах – продолжение экспериментов на животных, чтобы полностью излечить болезнь и не допустить негативных побочных явлений. Только после этого можно будет говорить об испытаниях в клинике.
– А с этим проблем не будет? Известно, что получить такое разрешение ученые подчас не могут годами?
– Всем нам – работающим в этой области – просто повезло: именно сейчас, в самый нужный момент, заканчивается подготовка нового Федерального закона о биотехнологиях. Он предоставляет необходимые правовые и организационные возможности для использования в клиниках методов клеточной терапии. В законе детально прописано, что можно делать в этой области медицины, а что нет, регламентируются все нужные шаги. Жесткий контроль здесь просто необходим, поскольку нельзя допустить далекого от науки коммерческого использования стволовых клеток. Теперь с этим будет покончено, и мы сможем спокойно работать. Считаю, что этот закон, прошедший широкое обсуждение, – заслуга нашего Министерства здравоохранения.
– И какие же перспективы?
– По прогнозам, в случае болезни Паркинсона доклинические исследования могут занять три-четыре года. О сетчатке глаза я уже говорил, на подходе лечение ожогов кожи, разных кожных заболеваний. Самое трудное – это болезни мозга: здесь придется подождать. Но на животных такие опыты ведутся весьма интенсивно. Главное, что найдено, повторю, действенное средство борьбы с не излечимыми до сих пор недугами. И речь идет (это важно отметить) не только о пожилых людях. Болезнь Паркинсона, некоторые другие нейродегенеративные заболевания в последние десятилетия значительно помолодели. А клеточные технологии не только продлевают жизнь, но и повышают ее качество. Они незаменимы в любой области, где нужно восстановить погибшие или утраченные клетки. Это и онкология, и сахарный диабет, и сердечные заболевания.
Есть еще один аспект применения ИПСК: благодаря необыкновенным клеткам мы получаем культуру нейронов от конкретного пациента и, используя эту уникальную биоматрицу, в лабораторных условиях подбираем препарат, влияющий именно на нейроны данного больного. Естественно, эффективность действия лекарства повышается буквально на порядок. Так мы выходим на новый уровень развития персонифицированной медицины, связанный с использованием специфических клеточных тест-систем на основе технологии ИПСК.
– Но для освоения всех этих разработок нужно специальное оборудование, высококвалифицированный персонал. Не потянутся ли больные со всей страны в Москву?
– Думаю, нет. Помимо столицы эта технология может успешно развиваться в городах, где научные коллективы ведут исследования в области клеточной биологии: это Санкт-Петербург, Новосибирск, Красноярск, Томск, Казань… Да, в первое время освоить ИПСК-технологии смогут лишь крупные специализированные медицинские центры. Одновременно нужно отобрать ряд институтов и клиник, оснастить их необходимым оборудованием и обучить коллег. Так что все зависит от нас.

Юрий Дризе
Фото Андрея МОИСЕЕВА

Нет комментариев