Цивилизация
Чтобы на свет появился новый организм, необходимо для начала естественным путём соединить две половые клетки, после чего подождать некоторое время, достаточное для развития эмбриона. Впрочем есть и исключения, например партеногенез вовсе не требует участия самца, а клонирование позволяет создать организм почти полностью идентичный исходному. Тем не менее в обоих случаях без яйцеклеток все равно никак не обойтись.
То, что так будет всегда, поставили под сомнение сразу две китайские исследовательские группы: под руководством Ци Чжоу из Института зоологии и Шаожун Гао из Национального института биологических наук.
Независимо друг от друга им удалось вырастить мышей, заменив часть «родных» клеток эмбриона индуцированными плюрипотентными стволовыми (iPSc).
О создании этого нового «вида» клеток, аналогичных по своим свойствам и потенциалу эмбриональным стволовым, человечество узнало в ноябре 2007 года. С того времени уже удалось получить из них кроветворные предшественники и даже задействовать их в восстановлении сердечной мышцы после инфаркта.
Впрочем, теоретически состояние плюрипотентности должно обеспечивать и ещё одно свойство – способность давать начало целым тканям и органам в эмбриональном развитии. Если с эмбриональными стволовыми клетками, выделенными из одной мыши и пересаженными в бластоцисту другой (стадия развития эмбриона) такой фокус проходил, то для iPSc этого ещё никому сделать не удалось.
Скептики даже полагали, что iPSc недостаточно плюрипотентны, и, следовательно, многие возложенные на них надежды по восстановлению органов необоснованны.
Чжоу и Гао развеяли эти сомнения. Первая группа, опубликовавшая свою работу в Nature, воспользовалась самой классической техникой индуцирования плюрипотентности: в фибробласты, полученные из кожи мыши, с помощью вирусного вектора, встраивающегося в геном, ученые добавили 4 гена. Полученные клетки обладали способностью дифференцироваться (развиваться) в любую клетку человеческого тела. Всё это уже неоднократно удавалось другим авторским коллективам.
Чжоу пошёл дальше, испытав эти клетки тетраплоидным эмбрионом. Если на ранней стадии развития эмбриона слить две клетки с помощью электрического разряда, то новый эмбрион значительно изменит свои свойства – он даст начало плаценте и другим «поддерживающим» структурам, необходимым для развития зародыша, но материал для самого организма должен быть внесен извне. Обычно ученые «вкалывают» эмбриональные стволовые клетки.
На этот раз в роли зачатка выступили iPSc, а третья составляющая – суррогатная мать, осталась неизменной.
На радость ученых, родившийся через 20 дней малыш Сяо Сяо был абсолютно черным, в отличие от белых доноров эмбрионов.
Генетический анализ подтвердил предположения – Сяо Сяо, как и его «собратья» оказался химерным животным – то есть часть клеток его организма унаследовала геном от доноров эмбрионов, а часть – от доноров кусочка обычной кожи, из которого и получили iPSc. Степень химерности варьировала от 10% до 95%. У некоторых из родившихся мышей введённые iPSc даже дали начало половым органам, тем самым закрепив геном в поколениях.
Всего же совместными усилиями ученые получили на свет 27 живых мышей, «потратив» для этого 624 эмбриона. Ещё 250 понадобилось для подбора оптимальных условий культивирования.
К сожалению, часть из них погибла уже на вторые сутки. Зато те 12, которые дожили до половозрелого возраста, успешно спарились, а самки даже выносили потомство.
Сейчас уже дошло и до третьего поколения. Как отдельно отмечают авторы, ни у кого из них не появились опухоли – главный аргумент противников использования ЭСК и iPSc в клинической практике.
Второй коллектив не был столь удачлив – Гао и соавторы публикации в Cell Stem Cell получили всего двух мышей, одна из которых уже скончалась. Впрочем, в данном случае важен даже не процент, а сам факт – ведь независимая работа двух групп только подтверждает достоверность этой методики.
Поскольку работы с тетраплоидными эмбрионами человека запрещены (в Китае в том числе), повторения подобных экспериментов с нашими клетками в ближайшем будущем ждать не приходится. Хотя до сегодняшнего дня все выводы, сделанные для мышиных iPSc, удавалось подтвердить и для человеческих.
Ученые рассчитывают, что их исследования помогут выяснить отличия эмбриональных стволовых клеток, созданных природой, от индуцированных плюрипотентных, придуманных человеком.
А там, глядишь, недалеко не только до искусственных тканей и органов, но и до нового метода клонирования, не требующего даже яйцеклеток.