Совершенствуются методы «перепрограммирования» живых клеток: сегодня они позволяют получать плюрипотентные стволовые клетки из обычных крови.

Колония индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из эритроцитов
Ткань эндотелия, выращенная из плюрипотентных стволовых клеток

За последние годы дебаты об этичности использования человеческих эмбриональных стволовых клеток для медицинских и исследовательских целей успели изрядно поднадоесть — но они и не думают затихать. Впрочем, какой точки зрения на этот вопрос ни придерживаться, мало кто станет спорить с тем, что эти новые методы терапии обещают сделать мир куда более здоровым и безопасным. Так что если бы отпала необходимость получать эмбриональные стволовые клетки из зародышей, проблема бы исчезла.

Возможно, вскоре так оно и произойдет: недавняя работа американских ученых показала, что из обычной пробы крови можно получать полноценные плюрипотентные стволовые клетки, т. е. те, которые способны развиваться в клетки любого типа, имеющегося в нашем организме (кроме внешних тканей эмбриона, нужды в чем пока практически и нет). Для этого клетки крови «перепрограммируются» и словно возвращаются назад в своем развитии. Кажется, на этот раз никаких этических проблем возникнуть не должно: с забором у больных крови давно смирились даже самые яростные противники прогресса. Да и вообще, получение стволовых клеток из собственных клеток человека избавит врачей от каких-либо проблем с генетической или тканевой совместимостью материала, выращенного из них.

Итак, недавно американские ученые, работающие под руководством профессора Элиаса Замбидиса (Elias Zambidis) предложили метод получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) из красных клеток крови. Кажется, тут должна быть какая-то хитрость, ведь мы помним, что красные клетки, эритроциты, которые переносят кислород и углекислый газ, это клетки, не имеющие ядра и, следовательно, не несущие ДНК. Хитрость и вправду имеется.

Дело в том, что эритроциты не рождаются сразу лишенными ядра. Оно исчезает из них в процессе эритропоэза, сложного процесса, включающего множество этапов дифференцирования и «созревания» красных кровяных телец. Начинается оно с гемоцитобласта, полипотентной стволовой клетки, которая способна стать любой клеткой крови и лимфы. Лишь в несколько шагов, через ряд клеток-предшественниц, она становится зрелым эритроцитом, готовым к работе.

Потеря ядра клетки происходит на самых последних этапах этого процесса, так что теоретически любая из промежуточных форм «недозревшего» эритроцита несет весь необходимый генетический материал и может использоваться для того, чтобы, развернув этот процесс вспять, снова получить полипотентную стволовую клетку, а из нее — и плюрипотентную. Разумно будет предположить, что проще всего для этого будет взять как можно более раннего предшественника зрелой клетки, в котором дифференциация не зашла слишком далеко.

Как ни удивительно, но эксперименты команды Замбидиса показали, что это не так: работая с гемоцитобластами, им удалось «обратить» в плюрипотентные менее 1% этих клеток. А вот если взять более поздние проэритробласты, цифра эта подскакивает сразу до 50−60%. Получать проэритробласты можно прямо из костного мозга пациента, где идут процессы кроветворения. Взять клетку взрослого человека и вернуть ее в прошлое, в то состояние, в каком она была, когда человек был только шестидневным эмбрионом — задача сама по себе непростая, и результат, полученный в этот раз, позволяет говорить о том, что эффективность ее выполнения выросла на порядки. Сделать это удалось благодаря целому ряду новшеств.

К примеру. Чтобы «развернуть вспять» развитие клетки и индуцировать в ней плюрипотентное состояние, в нее внедряют четыре определенных белка, четыре так называемых «факторов Яманаки» (а лучше — их гены). Для этой цели обычно используют вирусы, особым образом подготовленные: способные инфицировать клетку, но передать ей не собственный геном, а нужный исследователям набор генов. Такой метод не слишком эффективен хотя бы потому, что вирусы сами по себе стимулируют мутации в переносимом геноме и — при встраивании его — в геноме хозяина. Это нередко приводит к злокачественному перерождению клеток, получивших от них гены.

Поэтому Замбидис с коллегами использовали для этой задачи не вирусы, а плазмиды, мобильные «чистые» молекулы ДНК. Прикладывая к клеткам незначительное напряжение, ученые добивались того, чтобы в их мембранах появлялись поры, через которые плазмиды могли беспрепятственно проникать внутрь. И уже оказавшись на месте, они действовали, запуская в работу гены факторов Яманаки.

Применив эти и другие хитрости, авторам удалось добиться превращения проэритробластов в более ранние клетки в течение 14 дней, причем независимо от того, получены ли были эти клетки из костного мозга, или прямо из крови взрослого человека. Теперь предстоит с максимальной надежностью убедиться в том, что полученные индуцированные стволовые клетки действительно обладают свойством плюрипотентности и могут «созревать», становясь любой нужной клеткой нашего организма. Если это так, у клеточной терапии будет огромное будущее, чем бы там ни закончились дебаты по этичности использования эмбриональных стволовых клеток.

По пресс-релизу Johns Hopkins University и публикации Gizmag