Снова о стволовых клетках

В истории науки и техники Россия упоминается реже, чем следовало бы. Первый в мире телевизионный приемник сделан у нас, но многие искренне верят, что телевидение пришло из США; радио изобретено Поповым, но считается, что его открыл Маркони; даже Игорь Сикорский, получивший образование в нашей стране, сначала эмигрировал, а затем создал первый в мире вертолет. Та же судьба постигла открытие, которое признают третьим по значимости в естествознании после открытия двойной спирали ДНК и расшифровки генома, - о наличии в живых организмах так называемых стволовых клеток. Автор этого открытия, сделанного задолго до двух первых, - русский ученый Александр Александрович Максимов (1874-1928), он же предложил и термин 'стволовая клетка', когда рассказывал о своих исследованиях на Первом Международном гематологическом съезде в Берлине в 1908 году. Открытие Максимова поначалу не получило признания мировой науки, и в дальнейшем Россия уступила приоритет в исследовании и медицинском использовании стволовых клеток. Однако оно послужило основой для яростных споров, смелых и порой безрассудных экспериментов, единичных успехов и строгих запретов на протяжении всего ХХ века.

Где найти стволовые клетки?

Термин 'стволовая клетка' Максимов предложил, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Каждые сутки в крови человека завершают свой жизненный путь миллионы клеток, и им на смену приходят новые популяции эритроцитов и лейкоцитов. Анализируя темпы возобновления этих клеток, Максимов понял, что этот процесс должен отличаться от описанного к тому времени клеточного деления, иначе костный мозг при его ограниченных размерах был бы не в силах справиться с этой гигантской работой. Он предположил, что в системе кроветворения должны участвовать клетки-предшественники, которые образуются в костном мозге и служат основой для получения разнообразных клеток крови.

Исследования Максимова позже продолжил профессор московского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Гамалеи А.Я.Фриденштейн. В 1976 году он опубликовал сообщение о том, что при культивировании клеток, содержащихся в вытяжке костного мозга, селезенки и некоторых других тканей, они превращаются в фибробластоподобные клетки. Продолжение экспериментов показало, что из таких первичных тканевых клеток могут образовываться предшественники жировых клеток и остеоцитов. Стволовые клетки мезенхимальных тканей (то есть соединительных, костных, жировых и мышечных), из которых путем дифференцировки можно получить клетки других тканей, Фриденштейн так и назвал мезенхимальными. Особенно важным оказалось то, что стволовые клетки-предшественники могут превращаться не только в клетки крови, но и в клетки других тканей. Дело в том, что мезенхимальные стволовые клетки, в отличие от кроветворных, способны прилипать к поверхности и образовывать сообщества, дающие начало тканевым структурам.

Одновременно с Фриденштейном британский ученый Роберт Эдвардс (позднее получивший известность совместными с Патриком Степто работами по экстракорпоральному оплодотворению, которые в 1978 году привели к рождению Луизы Браун - первого ребенка из пробирки. - Примеч. ред. ) изучал свойства стволовых клеток эмбриональной ткани. В 1968 году он вместе со своим учеником Ричардом Гарднером ввел стволовые клетки эмбрионов крысы развивающимся зародышам мыши, вырастив первое животное-химеру. В конце 80-х годов в нескольких лабораториях были выделены и исследованы стволовые клетки различных тканей человека, а в самом конце ХХ века в США получены поддерживаемые культуры стволовых клеток эмбриональной ткани приматов (Джеймс Томсон и соавт.).

В настоящее время известны следующие источники стволовых клеток человека:

1. Стволовые клетки тканей плода (плюрипотентные, то есть способные превращаться в ткани - производные любого из зародышевых слоев, в отличие от большинства мультипотентных стволовых клеток взрослого организма, возможности которых ограничены):

- клетки опухоли - эмбриональной карциномы, которые при культивировании превращаются в стволовые;

- эмбриональные герминальные клетки (то есть такие, из которых получаются половые клетки взрослого организма);

- эмбриональные стволовые клетки (получаемые из внутренней клеточной массы бластоцисты).

2. Стволовые клетки взрослого организма (соматические):

- кроветворные;

- стромальные (мезенхимальные);

- мышечные;

- нейральные;

- эпидермальные и др.

Активнее всего исследуются кроветворные и эмбриональные стволовые клетки. В то же время довольно много стволовых клеток обнаруживается в составе жировой ткани взрослого человека (об этом интересном факте мы еще поговорим подробнее).

В опытах на животных было показано, что при введении стволовых клеток в организм они сами находят пути к больному органу и, встраиваясь в его ткани, восстанавливают и его структуру, и функции. Поразительные результаты получены на животных, перенесших инфаркт миокарда или ишемию головного мозга и получавших лечение эмбриональными стволовыми клетками. Стволовые клетки способны трансформироваться также в клетки печени, поджелудочной железы и других органов. Складывалось впечатление, что они могут стать незаменимым материалом для 'ремонта' организма при любых видах заболеваний.

Казалось, существует только одна проблема - в источнике 'материала' для ремонта. В эмбриональных тканях человека стволовых клеток очень много. Но уже к 20 годам жизни их количество уменьшается до одной на 10 000, а к 50 годам - до одной на 500 000 клеток. К преклонному возрасту, когда люди главным образом и нуждаются в лечении, стволовых клеток в организме уже практически не остается. Таким образом, возникает вопрос о том, где взять эти клетки.

Применение эмбриональных тканей животных едва ли решит этот вопрос. Безоговорочный успех омолаживания с помощью пересадки половых органов или экстрактов тканей молодых животных существовал лишь в научно-фантастической литературе (см. 'Собачье сердце' М.А.Булгакова), и современная наука скептически относится к подобным перспективам.

Для получения 'человеческих' стволовых клеток можно использовать пуповинную кровь, собираемую при родах. Недавно продемонстрировано наличие стволовых клеток в менструальной крови. Источником этих клеток может быть и абортивный материал (человеческие эмбрионы), но этот вариант сопряжен с понятными нравственными проблемами.

Попавшие в прессу разрозненные сообщения о неэтичных действиях сотрудников некоторых клиник стали одной из причин, по которой Конгресс США наложил запрет на все исследования стволовых клеток в государственных учреждениях Соединенных Штатов. Опыт, однако, показал, что этот запрет тормозил развитие исследований, но не решал этических проблем, так что с приходом в администрацию США нового президента Барака Обамы запрет был снят. Исследование стволовых клеток и создание протоколов их использования для лечения пациентов интенсивно финансируют как государственные, так и частные фонды Европы, Китая и Америки.

Но существуют и другие проблемы, которые нельзя преодолеть административным решением. Так, выяснилось, что введенные в организм эмбриональные стволовые клетки способны провоцировать образование опухолей. Поэтому их применение для лечения человека должно находиться под строгим контролем.

Перспективы применения стволовых клеток в медицине

Что касается нашей страны, участники недавнего научного совещания по стволовым клеткам (Москва, 2007) были единодушны: необходимо преодолеть отставание, развивать исследования стволовых клеток и разрабатывать безопасные протоколы для лечения различных заболеваний человека (особенно тех, в отношении которых медицина пока бессильна), но все это должно происходить под контролем специальных этических комитетов. В последнее время академики В.Н.Покро