Цивилизация
Первым биологом, у которого получилось перенести ядро обычной клетки тела животного в яйцеклетку другой особи данного вида, был англичанин Джон Гёрдон. В 1958 году он успешно пересадил ядро из клетки эпителия кишечника взрослой лягушки в яйцеклетку другой представительницы этого вида амфибий и вырастил из нее полноценное взрослое животное. Это был первый опыт клонирования. Спустя 54 года после своего замечательного открытия, в 2012 году, Джон Гёрдон получил Нобелевскую премию в области медицины и физиологии.
И вот 15 мая 2013 года в журнале Cell опубликована первая статья об успешном переносе ядер клеток кожи человека в человеческую яйцеклетку с целью получения эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Руководил исследованием Шухрат Миталипов, родившийся в Алма-Ате, защитившийся в Москве, а с 1995 года работающий в Орегонском национальном центре по изучению приматов, США. В 1997 году Миталипов впервые в мире клонировал макак. В новой работе, выполненной в сотрудничестве с учеными из США, Таиланда и Южной Кореи,
исследователь смог перепрограммировать соматические клетки в стволовые способом, отличным от предложенного Синъя Яманакой, разделившим лавры Нобелевской премии 2012 года с Джоном Гёрдоном.
Предвидя многообразие путей перепрограммирования соматических клеток и понимая ограничения своего метода, Яманака писал в статье, опубликованной в Nature в 2009 году, что «ЭСК могут быть получены из различных соматических клеток различными методами. И необходимо продолжать поиски наиболее безопасных из них». И вот сегодня научное предвидение японского исследователя сбылось.
Успех эксперимента, проведенного в Орегоне, открывает новые возможности использования стволовых клеток пациентов, для того чтобы понять причины, вызвавшие то или иное генетическое заболевание и найти подходы к персонализации методов лечения. В данной работе наряду с клетками кожи здоровых пациентов использовали биоматериал больных синдромом Ли. Это крайне редкое генетическое заболевание проявляется, как правило, в грудном возрасте и всего за несколько лет приводит к драматическому исходу. Дети, пораженные этой болезнью, редко доживают до трехлетнего возраста. Специфического лечения синдрома Ли до сих пор нет. Частота возникновения заболевания составляет 1:36 000. Возможно, используя новые возможности, открытые исследователями, удастся понять причины этой болезни и найти подходы к ее лечению.
«Мы открыли новый способ получения стволовых клеток для лечения больных с нарушенными функциями или повреждениями органов и тканей, — пояснил Шухрат Миталипов. – Из этих стволовых клеток можно регенерировать специализированные ткани и облегчить течение ряда болезней, которые поражают миллионы людей».
Ранее во многих лабораториях мира для получения стволовых клеток конкретного пациента использовали метод, который был разработан Синъя Яманакой. Стволовые клетки получали из соматических клеток самого пациента, добавляя в среду для их культивирования смесь молекул, регулирующих активность определенных генов, и получившую среди молекулярных биологов название «коктейль Яманаки». Эти молекулы заставляли клетки утратить черты специализации и вернуться в эмбриональное состояние. Такие клетки называют ИПСК – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. У метода есть существенный недостаток, который ограничивает его применение: клетки перепрограммируются неравномерно. А это означает, что при пересадке в организм человека они способны стать очагом развития опухоли — тератомы.
Что касается переноса ядер соматических клеток, то прежде ученые использовали этот метод лишь для того, чтобы получать эмбриональные стволовые клетки мышей и обезьян, но не человека. Для этих целей брали клетки нервной и сердечно-мышечной ткани. В большинстве предыдущих попыток получения этим методом человеческих эмбрионов исследователи не смогли достаточно далеко продвинуться и заставить клетки делиться более трех раз. Но для получения ЭСК этого было недостаточно. Нужно, чтобы клетки прошли как минимум семь этапов клеточных делений до эмбриональной стадии, именуемой бластоцистой. До того как было выполнено данное исследование, было непонятно, какие условия необходимо создать клеткам, чтоб они начали правильно делиться.
Чтобы преодолеть эти препятствия, Шухрат Миталипов и его исследовательская группа решили усовершенствовать методику, которую они уже успешно применяли для получения обезьяньих эмбрионов. И им это удалось.
Они пересадили ядра из клеток кожи человека в цитоплазму человеческих яйцеклеток и получили бластоцисты, которые и дали начало колониям эмбриональных стволовых клеток.
Сконструированные этим методом ЭСК напоминали по форме и морфологии стволовые клетки, полученные из эмбрионов, возникших в результате нормального оплодотворения. В них не наблюдалось хромосомных аномалий, изменений в активности генов, и, кроме того, ЭСК сохраняли способность превращаться в различные типы специализированных клеток.
Любопытно, что для того, чтобы такая гибридная клетка начала успешно делиться и образовала бластоцисту, ее нужно было простимулировать кофеином.
Кофеин обладает способностью подавлять активность ферментов протеинфосфатаз, и ученые уже успешно применяли его для активации гибридных клеток приматов. Добавив кофеин в культуральную среду после переноса ядра соматической клетки человека в яйцеклетку, исследователи смогли активировать клеточные деления.
Другой интересный факт, который был обнаружен в ходе выполнения данной работы, заключается в том, что понадобился всего один донор яйцеклеток. «Считалось, чтобы успешно осуществить перенос ядра соматической клетки человека в яйцеклетку, потребуются тысячи донорских яйцеклеток, — пояснил Шахрат Миталипов. — У нас получилось создать клеточные линии ЭСК всего из двух человеческих яйцеклеток. Это позволяет надеяться, что данный подход можно будет широко использовать в терапевтической практике».