Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова

люди работают с животными. Впервые я работаю с животными! В первый раз было волнительно, страшно. Крыса может меня укусить, а я заражусь чем-то, а что, если она от меня убежит? Далее по накатанной. Когда меня спрашивают: каково это – работать с животными? Я отвечаю, что это такая же работа, как и любая другая. Это как шутки про патологоанатома и гречку. Каждый привыкает к своей работе, кто-то влюбляется в нее все больше со временем, а кто-то понимает, что хочет попробовать себя в чем-то другом. Тем не менее к любой работе привыкаешь.

Так я начала работать над диссертацией, посвященной изучению действия мезенхимальных стволовых клеток при различных кожных травмах. Тема меня затянула, работа на стыке биологии и медицины – это то, о чем я мечтала со школьных времен.

Итак, моя работа была связана со стволовыми клетками. Самая главная способность этих клеток – самообновляться и превращаться в клетки различных органов и тканей. Они являются своего рода «запасными частями», которые можно использовать, если в организме что-то «поломалось». Использование стволовых клеток в различных областях медицины – перспективное направление, которое может помочь избавить человечество от многих заболеваний. «Добыть» эти клетки можно несколькими способами. Самый часто применяемый – донорство костного мозга (материал часто берут из подвздошной кости, проще говоря, верхней части тазовой кости). Есть другой источник стволовых клеток – эмбрион ранней стадии развития. Однако этот способ сомнителен по этическим причинам и недостаточно изучен в медицине. Существует еще один источник стволовых клеток, самый безопасный – пуповинная кровь и пупочный канатик.

Интересно, что, например, содержащиеся в пуповинной крови и пупочном канатике стволовые клетки можно сразу после рождения ребенка сохранить в специальном банке. В среднем объем собранной пуповинной крови составляет от 40 до 100 мл, это зависит от физиологических особенностей пуповины. Впоследствии, если человек серьезно заболеет, он сможет использовать собственные ресурсы. Однако существуют и минусы стволовых клеток из пуповины по сравнению с клетками, взятых из костного мозга. Поскольку в порции пуповинной крови содержится меньшее количество клеток, чем в порции стволовых клеток, полученных из костного мозга, лечение проходит намного медленнее, а количества клеток, полученных из пуповины, необходимо больше.

В своей диссертации я исследовала, как ученые могут использовать мезенхимальные стволовые клетки (МСК) для лечения химических ожогов и механических травм. Это очень эффективный материал для восстановления, так как стволовая клетка способна трансформироваться в клетку ткани. Однако серьезная сложность заключается в том, что также она способна стать «врагом» и превратиться в источник распространения онкологии по организму. Для того чтобы взять от стволовой клетки только ее лучшие качества, мы работали не с ней самой, а с ее факторами роста, которые благотворно влияют на регенерацию.

Предметом моих исследований была поврежденная кожа. Я вводила факторы роста стволовых клеток животным и следила, заживляются ли ткани и каким образом воздействуют компоненты, сравнивая этот процесс с воздействием плацебо (физраствора).

Стволовые клетки и их ростовые факторы изучают во всем мире. Регенеративная медицина в настоящее время практически базируется на исследованиях, включающих применение стволовых клеток в той или иной области. В этой главе я расскажу об удивительных исследованиях с применением стволовых клеток. Почему удивительных? Потому что некоторые из них еще 120 лет назад казались чем-то на уровне фантастики. Впрочем, и опасность в их применении тоже есть.

Опасность стволовых клеток

В чем же опасность стволовых клеток? Это обратная сторона медали. Почти на всех конференциях и даже на защите диссертации у меня спрашивали лишь об одном: «А что, если стволовые клетки превратятся в раковые?»

К сожалению, эти вопросы задавались не без основания. Как только ученые «разведали» удивительные свойства стволовых клеток, практики тут же начали думать, как же можно их применить. И конечно же, как только из каждого утюга стало доноситься, что стволовые клетки – это панацея, сильнейшие мира сего начали их «втюхивать» налево и направо, а те, кто побогаче, познаменитее и постарше, с большим удовольствием пользовались «благами современной цивилизации». Клеточный туризм начиная с 2010 года процветал во многих странах. Но какой ценой? В том, что стволовые клетки стали причиной развития раковых опухолей, много слухов, но были и исследования, подтверждающие их опасность.

В 2016 году американские врачи опубликовали в New England Journal of Medicine статью о случае развития опухоли в результате «лечения» стволовыми клетками в коммерческих клиниках [1].

Мужчина, желающий избавиться от последствий инсульта, решился на введение в спинномозговой канал мезенхимальных, эмбриональных и плодных стволовых клеток. Все эти манипуляции ему сделали в клиниках Китая, Аргентины и Мексики. Через некоторое время у мужчины парализовало ноги и началось недержание мочи, помимо всего прочего, у него дико болела спина.

С помощью МРТ с контрастным веществом, биопсии и анализа ДНК врачи выяснили, что под твердой оболочкой спинного мозга этого мужчины плотное клеточное быстрорастущее новообразование, которое состоит в основном из чужеродных клеток.

У этого образования были все признаки злокачественного, но секвенирование не выявило ни одного изменения в геноме, характерного для рака. Врачи недоумевали, ведь до этого они ни разу такого не видели. После курса лучевой терапии новообразование уменьшилось в размере, а пациент смог шевелить правой ногой. Поэтому, дабы минимизировать такие случаи, ученые все же пытаются и дальше работать над исследованиями стволовых клеток.

В начале 2018 года российские исследователи опубликовали статью в журнале Stem Cell Reports, где рассказали о том, что разработали новый способ мечения ДНК, при помощи которого можно наблюдать за делением и дифференциацией стволовых клеток почти во всех тканях. Метод основан на применении трех модифицированных аналогов нуклеотидов. Последовательное окрашивание трех разных меток в мозге позволило исследователям наблюдать за нейрогенезом у мышей [2].

Стволовые клетки: как они превращаются в органы и эмбрионы

И все же волков бояться – в лес не ходить. Поэтому от опасности перейдем к пользе. Как вы, наверно, уже поняли из описания стволовых клеток, в них таится огромный потенциал для того, чтобы лечить различные заболевания и восстанавливать ткани.

Команда ученых из медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании нашла белок, который запускает тот самый процесс «инициации»: перехода стволовой клетки в специализированную. Они смогли описать пошагово этот процесс [3]!

Еще в 2002 году исследователи из лаборатории доктора Зарета обнаружили специальный белок FOXA1, который дает доступ другим молекулам белка к структуре ДНК стволовых клеток. Новая работа позволила разобраться, как именно стволовая клетка получает информацию, кем необходимо ей стать.