История крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям

Одним из таких исследователей была фламандка Катрин Верфайл. Она уехала из Университета Левена в 1987 году для обучения в США и провела в Миннеаполисе следующие семнадцать лет. Она стала всемирно известным экспертом по стволовым клеткам и не отпускала давнюю левенскую мечту иметь возможность делать кровь в самой лаборатории. Несмотря на использование тысяч культур и лабораторных животных, ей к началу 2000-х годов это так и не удалось. И тут совершенно случайно она находит то, чего не искала. Один из ее дипломных студентов, который отвечал за обновление культур (стволовые клетки нуждаются в ежедневном питании), забывает правильно кормить определенную партию стволовых клеток мышей. Обычно это означало, что стволовые клетки обречены. На следующее утро Катрин просто не может поверить своим глазам: через микроскоп она с удивлением обнаруживает, что не все клетки мертвы. Некоторые выглядят совсем иначе: это уже не красивые круглые кроветворные стволовые клетки, а вытянутые, такие как… нервные. Катрин понимает, что подобная трансформация в соответствии с известными на тот момент законами биологии невозможна, но несколько тестов и испытаний лишь подтверждают результат. Формирующие кровь стволовые клетки претерпели своего рода перепрограммирование от монопотентного (образование крови) до мультипотентного (создание различных тканей и типов клеток) и затем обратно к монопотентным нервным клеткам. Ее публикация 2002 года о клетках, которые она впервые выделила (МВКП, или мультипотентные взрослые клетки-предшественники), породила множество споров, особенно в религиозных кругах. Если выводы Катрин были верны, мультипотентные клетки могли создаваться без использования эмбриональных стволовых клеток. Из этих мультипотентных клеток могли быть получены нервные, мозговые, мышечные, кишечные, печеночные и сердечные клетки, и отпадала необходимость использовать эмбрионы исключительно для исследований… Ватикан вздохнул с облегчением.

Из простой клетки кожи может быть создана эмбриональная, а из нее можно вырастить любую другую.

Верфайл вернулась в Университет Левена, в собственный Институт стволовых клеток SCIL, где продолжила свои исследования. В конце концов, ее революционные результаты еще предстоит подтвердить. Необходимо провести сравнение с эмбриональными стволовыми клетками (золотой стандарт для мультипотентности) и исследовать подобные клетки человека. И хотя подтверждения по животным из других лабораторий не заставили себя долго ждать, с человеческими стволовыми клетками оказалось не все так просто. Они не преобразовывались напрямую в мультипотентные, и их сложно было перепрограммировать.

И затем в 2006 году с Дальнего Востока внезапно приходит весточка. В своем исследовании генетических аспектов формирования зародыша (эмбриогенеза) у мышей японец Синъя Яманака, скромный хирург-ортопед, пришел к удивительному наблюдению, что решающую роль в этом процессе играют не более четырех генов (Oct4, Sox2, KLF4 и c-Myc). Повторно вводя (сверхэкспрессируя) эти гены в зрелые клетки (например, кроветворные стволовые клетки или клетки кожи), Яманаке, по-видимому, удалось перепрограммировать клетки в эмбриональное состояние. Любопытная деталь: из ста попыток японца только одна оказалась успешной…

Только через год Джиму Томпсону из Висконсина удалось воспроизвести эти результаты в клетках человека. Простая клетка кожи может быть перепрограммирована в эмбриональную, и из нее при созревании выращена любая другая (кровь, мышцы, сердце, печень, легкие, почка, мозг, яйцеклетка, сперматозоид и т. д.). Святой Грааль плюрипотентности (индуцированная плюрипотентная стволовая клетка, или iPSK) был найден.

На горизонте замелькал новый вид регенеративной медицины. Извечная нехватка органов для трансплантации осталась в прошлом, путь к искусственному выращиванию органов или тканей в неограниченных количествах был проложен. Больше не было нужды в жестоких экспериментах над животными или долгих поисках добровольцев. Например, тот, кто хотел оценить влияние конкретного лекарства на печень человека, мог запросить модель тканей печени человека: a slice of liver или liver-on-a-chip (образец ткани печени). Если хотите детально изучить генетику болезни Паркинсона или бокового амиотрофического склероза (БАС, фатальная болезнь мышц и нервов) у людей, вы можете получить линию бессмертных стволовых клеток из простой кожи или клетки крови пациента, не причиняя ему дальнейших неудобств.

В начале 2012 года Синъя Яманака получил Нобелевскую премию по медицине, в очередной раз за исследования стволовых клеток…