Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

О настоящем и будущем ИПСК – из первых рук

Новая жизнь старых клеток дает надежду

Юлия Смирнова, «Наука и жизнь»

В 2012 году Синья Яманака вместе с Джоном Гардоном получили Нобелевскую премию за открытие того, что зрелые клетки можно «перепрограммировать» обратно в стволовое плюрипотентное состояние. Сам метод обращения зрелых клеток в стволовые появился за шесть лет до премии, в 2006 году, после чего все сразу заговорили о широчайших перспективах, открывающихся перед медициной и биологией. О будущем метода и о тех исследованиях, которые проводятся в руководимом им Центре изучения и применения индуцированных плюрипотентных клеток (Center for iPS Cell Research and Application) в Японии, профессор Яманака рассказал на открытой лекции, прошедшей 29 мая в стенах Санкт-Петербургского Политехнического университета.

В молодости будущий нобелевский лауреат хотел стать врачом. Он получил медицинское образование и докторскую степень по медицине, и даже успел поработать хирургом-ортопедом. Но позже Синья Яманака решил, что принесёт больше пользы, если начнет заниматься наукой. В 1998 году Джеймс Томсон и его сотрудники из Висконсинского университета в Мадисоне впервые получили линию человеческих эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Потенциал стволовых клеток для использования в медицине ученые оценили сразу: если бы удалось заменить пораженные клетки и ткани новыми, выращенными из стволовых клеток, то можно было бы решить проблему с целым рядом тяжелых заболеваний. Однако существовала этическая проблема – ведь ЭСК можно добыть только из человеческих эмбрионов.

Спустя год в Институте науки и технологии Нара (Япония) стволовыми клетками начал заниматься Яманака. Он решил ответить на вопрос: если из стволовой клетки можно получить практически любую клетку организма, то нельзя ли заставить зрелую, специализированную клетку превратиться во что-то другое? Ученый считал, что поиск механизма, который сможет заставить клетку переродиться, займет всю его оставшуюся жизнь. Однако уже через 6 лет он и его коллеги получили результаты, которые вскоре удостоились Нобелевской премии.

Метод получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) с 2006 года был усовершенствован, и теперь перепрограммированию можно подвергнуть, например, некоторые клетки крови, взятые из простого клинического образца. Переходя от теории к практическому использованию технологии, профессор продемонстрировал удивительные кадры: на экране появилась пульсирующая ткань. Это, как пояснил Яманака, ткань сердечной мышцы, которую вырастили в лаборатории из одной клетки крови, обращённой в стволовое состояние.

На сегодняшний день существует три основных направления использования ИПСК. Первое – in vivo, в клеточной терапии, когда старые больные клетки пытаются заменить на новые, дифференцированные и здоровые. Второе – in vitro, когда из ИПСК получают разные виды специализированных клеток для тестирования различных фармакологических препаратов, лекарств, токсинов и т.д. Третье направление – создание банка человеческих тканей с различными генетическими дефектами для изучения и нахождения путей возможного лечения генетических болезней.

Известно, что некоторые антибиотики и болеутоляющие в качестве побочного эффекта вызывают аритмию, которая в тяжёлых случаях приводит к летальному исходу. С помощью ИПСК можно более тщательно тестировать антиаритмические препараты, ведь чтобы проверить токсичность и безопасность препарата на сердечной мышце, не нужно добывать клетки прямо из человеческого сердца, их можно просто вырастить в лаборатории. Сейчас для таких тестов используются в том числе и раковые клетки, в которых активирован ген, кодирующий клеточный калиевый насос – этот насос необходим для работы сердечной мышцы. Таким образом можно исследовать калиевую проницаемость и внутреннюю физиологию клетки в ответ на действие того или иного компонента лекарственного препарата.

Еще один показательный пример – боковой амиотрофический склероз (БАС), при котором происходит прогрессирующее поражение моторных нейронов, сопровождаемое параличом конечностей и атрофией мышц. Один из самых известных больных БАС – ученый-космолог Стивен Хокинг.

В возглавляемом профессором Яманака институте удалось получить ИПСК здоровых людей и больных БАС. В самих стволовых клетках никаких различий не обнаружили. Но после того, как эти клетки превратились в моторные нейроны, отличия нашлись. Оказалось, что отростки нейронов у больных БАС были в два раза короче, чем у здоровых людей. Теперь на выращенных в лаборатории больных нейронах тестируют вещества, которые, возможно, смогут обратить вспять процесс укорочения нейронных отростков.

Третий путь использования ИПСК – то самое, что когда-то побудило ученого заняться стволовыми клетками, клеточная терапия. Ученые видят большие перспективы в использовании ИПСК для посттравматического восстановления спинного мозга, когда поврежденные клетки заменяются на новые здоровые. Успешные опыты на мышах позволяют надеяться, что через несколько лет этот метод можно будет опробовать и на человеке.

Уже в конце 2014 года начнутся клинические исследования по применению ИПСК в лечении дегенерации сетчатки, одной из причин старческой слепоты. Поскольку за глазом очень удобно наблюдать, в ходе этого исследования ученые надеются решить еще один вопрос. Есть серьёзные опасения, что ИПСК не вполне безопасны, так как могут пойти по неверному пути, превращаясь вместо нормальных специализированных клеток в раковые. За клетками сетчатки очень удобно наблюдать, и, если хотя бы одна клетка попытается сформировать злокачественную опухоль, это можно будет сразу же заметить и удалить «отщепенца» с помощью лазера. Впрочем, профессор Яманака считает, что хотя опасения относительно рака оправданы, риск таких отклонений минимален, и пользы от использования ИПСК в клинической практике будет неоспоримо больше, чем потенциального вреда.

Еще одна проблема, которую можно решить с помощью ИПСК – нехватка донорской крови. Профессор приводит в пример Японию, где в последние годы наблюдается заметное старение нации и людям все чаще и чаще требуется переливание крови. Новые технологии могут обеспечить клиники не просто достаточным количеством крови, но и отдельными типами клеток.

Возвращаясь к замене больных клеток здоровыми, следует упомянуть про ещё одно преимущество ИПСК. Обычная головная боль трансплантологов – это отторжение пересаженных тканей, но с ИПСК об этом можно не беспокоиться – ведь исходный материал возьмут от самого пациента, и клетки, полученные из ИПСК, будут для его иммунитета «своими». Однако такие технологии пока еще не слишком дёшевы и требуют много времени для выполнения, а ведь в случае острых состояний иногда счет идет на дни и часы.Но оказалось, что эту проблему можно решить, если использовать для получения ИПСК не только свои клетки, но и донорские, подходящие по главному комплексу гистосовместимости (HLA, от английского «Human Leucocyte Antigens» – человеческие лейкоцитарные антигены).

Антигены HLA играют важнейшую роль в регуляции иммунного ответа на чужеродные антигены и сами являются сильными антигенами. По ним иммунитет определяет «своих» и «чужих», и несовпадение донора и реципиента по HLA приводит к отторжению пересаженных органов. Всего существует более 100 типов таких антигенов. Оказалось, что в случае с ИПСК донором может быть человек гомозиготный по определенному типу HLA, а реципиентом – гетерозиготный, то есть не обязательно искать абсолютно полного иммунного совпадения. Найти достаточное количество потенциальных доноров даже в не очень большой Японии – огромное дело. По словам профессора, это должна быть масштабная акция, в которой примет участие большая часть жителей страны. Но если удастся найти всего лишь 140 гомозиготных доноров, этого будет достаточно, чтобы обеспечить ИПСК 90% населения.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.06.2014

назад

Читать также:

«Генетически модифицированные» дети: правда из первых рук

Шухрат Миталипов – о желтой прессе, которая снова расшумелась о генномодифицированных детях и о том, чем на самом деле занимается его лаборатория.

читать

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки на пути в клинику

Судя по скорости, с которой развивается область клеточных технологий, клиническое применение индуцированных плюрипотентных клеток для лечения многих заболеваний, трансплантации тканей и органов, а также омоложения организма маячит на горизонте.

читать

Плюрипотентные стволовые клетки восстанавливают сетчатку

Ученые разработали метод получения из клеток пуповинной крови человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, способных восстанавливать повреждения сосудов сетчатки мышей.

читать

Клетки-предшественники против рассеянного склероза

С помощью выделенных из кожи мышей стволовых клеток ученым удалось уменьшить выраженность повреждений нервной системы в мышиной модели рассеянного склероза.

читать

Клеточная терапия болезни Паркинсона всё ближе к людям

Дофаминергические нейроны, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, оставались полностью жизнеспособными после аутотрансплантации в мозг обезьян.

читать

Новые перспективы индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Эндотелиальные клетки сосудов, полученные из ИПСК, открывают новые возможности в лечении атеросклероза, почечной и легочной недостаточности и других заболеваний.

читать