Читая между строк ДНК

В другом случае исследователи из группы под руководством Якоба Ханны проводили эксперимент на мышах с серповидно-клеточной анемией. Это заболевание состоит в том, что один дефектный ген вызывает повреждение красных кровяных телец. Сначала ученые взяли несколько клеток из мышиных хвостов и перепрограммировали их в iPS-клетки. В них они заменили дефектный ген на нормальный и дифференцировали эти клетки в клетки — предшественники крови. Получившийся материал снова пересадили животным в костный мозг, который до этого был максимально разрушен облучением, чтобы клетки там размножились и синтезировали здоровые кровяные тельца. Это не привело к молниеносному выздоровлению мышей, поскольку у них по-прежнему оставалось несколько стволовых клеток крови с дефектным геном, но их состояние заметно улучшилось. «Теоретически мы могли бы лечить этим методом все возможные виды заболеваний костного мозга», — считает Рудольф Йениш.

Весной 2009 года наметилась возможность опробовать этот метод на людях. Одновременно несколько исследовательских групп в течение нескольких недель представили различные методы, позволяющие решить самую большую на тот момент проблему iPS-клеток. Ибо те четыре гена, которые специалистам по стволовым клеткам приходится внедрять для перепрограммирования клетки, часто вызывают рак. Поэтому во всем мире исследователи лихорадочно искали новые способы возвращать клетки в плюрипотентное состояние без этих четырех генов.

Сначала исследователи стволовых клеток Чонпон Ким и Ханс Шёлер из Института молекулярной биомедицины Общества Макса Планка (Мюнстер) объявили в своей публикации, что могут вернуть взрослые стволовые клетки в эмбриональную фазу с помощью всего одного гена. Затем последовала публикация Франка Зольднера и Рудольфа Йениша, сообщающая о методе, который позволяет получать iPS-клетки почти без всяких посторонних генов. Бостонские исследователи по-прежнему использовали вирус, но после перепрограммирования почти полностью удалили его гены. Примерно в это же время аналогичным путем пошли Кнут Волтьен и его коллеги из Торонто — и получили сопоставимые результаты.

Некоторое время спустя еще один метод опубликовал Цзюньин Юй из группы Джеймса Томсона — того американского ученого, который когда-то самым первым вырастил эмбриональные стволовые клетки человека. Ученые вводили в клетку гены вируса в такой жизненной форме, которая не встраивается в человеческую ДНК и поэтому иногда сама исчезает при последующих клеточных делениях. Нужно только потом изолировать эти клетки.

Еще за полгода до того, как были обнародованы эти потрясающие достижения, Рудольф Йениш считал: «Проблема перепрограммирования в принципе решена». Предполагалось, что в ближайшее время процесс будет освоен настолько хорошо, что соответствующие клетки тела можно будет превращать в стволовые и без помощи генной инженерии, а лишь посредством введения извне комплекса различных веществ, которые вызовут необходимые эпигенетические переключения. Затем нужно будет только определить, каким образом, в каком направлении и до какой степени оптимально дифференцировать стволовые клетки перед пересадкой в тело пациента, чтобы шансы на выздоровление были максимальными, а риск развития рака — минимальным.

Над этим, конечно, трудятся эпигенетики: они выясняют, какие переключатели использует клетка в процессе своего развития. Таким образом исследователи помогут специалистам по стволовым клеткам, и те найдут правильные точки приложения для целенаправленных манипуляций с клетками, поскольку на сегодняшний день не так уж просто дифференцировать стволовую клетку в желаемую форму, например в частичку нервной ткани или мышцы миокарда.

Вполне вероятно, что лечение стволовыми клетками благодаря эпигенетике когда-то станет вовсе не нужным. Если ученые освоят переключение эпигенетической программы одной дифференцированной клетки непосредственно на программу другой, они смогут превращать, например, клетку кожи в частичку нервной ткани, а клетку яичек — в синтезирующую инсулин клетку поджелудочной железы и так далее.

С клетками мыши это уже в определенной степени удалось. Пока это получится с человеком и со всеми типами его тканей, пройдет немало времени. Но тем самым будет окончательно проложен путь в обход стволовых клеток.

Модификация второго кода — медицина будущего?

Ведущий научный журнал США «Сайенс» ежегодно в конце декабря называет «Открытия года». Это список десяти важнейших научных достижений, которые, по мнению очень квалифицированной редакции, определили прошедший год и дают самые многообещающие импульсы для будущего развития.