Знание-сила, 2009 № 06 (984)

Эта специфическая для каждого вида клеток программа их работы определяется тем, какие гены в этих клетках работают, а какие выключены. Но выражение «запрограммированы от природы» несколько грубо. На самом деле программы закладываются в клетки постепенно, по мере появления разных тканей и органов в ходе развития эмбриона. Какой-то пока еще непонятный механизм выключает в клетках одного вида одни гены, в клетках другого вила — другие и так далее. Одновременно в эмбрионе откладывается — так сказать, «на всякий случай» — запас не вполне дозрелых, или стволовых клеток разного вида, которые еще не совсем специализированы в тот или иной вид, но в случае нужды могут быть быстро «призваны под ружье».

Такая нужда появляется, например, в случае болезни. И слишком часто бывает, что «запаса» не хватает и болезнь развивается, порой со смертельным исходом. Поэтому очень важно было бы найти способ искусственно создавать запасные клетки любого нужного вида. Тут-то и возникает идея переделки клеток: взять здоровые клетки у этого же человека и перепрограммировать их так, чтобы они стали взрослыми или хотя бы стволовыми клетками того или иного вида, которые потом можно было бы размножить в лаборатории до нужного количества. Но как это сделать?

Долгое время считалось, что чем дальше уходит клетка по пути специализации, тем менее обратим этот процесс, что взрослые клетки так необратимо специализированы, что никакой переделке, никакому перепрограммированию не поддаются. Напротив, самые первые стволовые клетки, которые откладываются «про запас» на самых ранних стадиях эмбрионального развития, могут — при соответствующих условиях — превращаться во взрослые клетки любого вида, они, как говорят, тотипотентны (от слова «тоти» — все). По мере роста и взросления эмбриона стволовые клетки тоже несколько взрослеют и становятся отчасти специализированными — в том смысле, что теперь они уже могут превращаться не во все, а лишь в некоторые виды взрослых клеток, они, как говорят, уже не тотипотентны, а всего лишь плюрипотентны (от слова «плюри» — много).

А после рождения, во взрослом организме, стволовые клетки тех или иных тканей уже специализированы настолько, что могут превращаться только во взрослые клетки своего типа (так, стволовые клетки костного мозга взрослого человека уже так близки к взрослым, что могут превращаться, преимущественно, только в красные клетки крови). У этих стволовых клеток есть и другой недостаток — их крайне трудно добывать из живых тканей (костный мозг в этом смысле исключение). Так что в целом, как видим, на роль исходного материала для изготовления необходимого для медицины терапевтического (то есть лечебного) запаса всякого рода клеток подходят только стволовые клетки эмбрионов — лучше тотипотентные, но в крайнем случае плюрипотентные тоже.

Первый шаг на этом пути был сделан в июле 1996 года, когда шотландский ученый Вильмут и его коллеги впервые сумели искусственно получить нужную эмбриональную клетку путем переделки взрослой клетки. Вот как это было сделано. Из вымени взрослой овцы была извлечена клетка, а из нее — ядро со всеми его генами. Часть генов этого ядра была включена, а часть выключена (именно поэтому клетка была специализирована только на то, чтобы производить молоко). Затем из яичников какой-то другой овцы была извлечена яйцеклетка. Ее ядро было удалено, а взамен в нее было пересажено специализированное ядро клетки вымени. Полученный «гибрид» был подвергнут короткому удару током, который «сварил» ядро с чужой протоплазмой. И в результате всей этой процедуры произошло желаемое: все выключенные гены специализированного ядра включились заново, так что «гибридная» клетка стала фактически эмбриональной (тотипотентной).

Это было доказано тем, что когда ее подсадили в матку третьей овцы, клетка стала развиваться — сначала в эмбрион, а потом и в целое животное — знаменитую овечку Долли. Понятно, что все гены у этой овечки были такие же, как в исходной клетки вымени, то есть как у первой овцы. Иными словами, она была генетическим подобием, или клоном, своей мамы. Любой ее орган и любую ее ткань можно было, в случае надобности, без опаски пересаживать в маму. Она была ходячим запасом любых ее клеток.

Казалось бы, задача решена: нужно применить ту же методику к человеку и на первых же этапах эмбрионального развития его клона, когда в эмбрионе уже отложился запас тотипотентных стволовых клеток, извлечь эмбрион, убить его и вынуть из него эти клетки. Повторяя эту процедуру, можно получить любое нужное количество запасных тотипотентных клеток, которые можно будет превращать в любые нужные этому человеку взрослые клетки, причем поскольку это клетки клона, то при пересадке этому человеку они не будут вызывать иммунного отторжения.