Стволовые клетки: как отличить науку от мифотворчества? (1)
О.Мынбаев, Gazeta.kz
Не так давно один казахстанский государственный деятель, выступая по телевидению, рассказывал, что Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за 2007 год получили ученые за открытия, сделанные в области стволовых клеток.
И добавил, что для аналогичной работы, например, нам в РК не нужно проводить каких-то глубоких фундаментальных исследований, потому что научная база есть, и все уже известно. И мы имеем как бы научное доказательство для продолжения работы в данном направлении.
Поскольку профессор является известным ученым, и для многих его слова означают правду из первых уст, мы поинтересовались альтернативным мнением, чтобы ознакомиться и с европейской научной точкой зрения по данному вопросу.
За комментариями по теме сайт обратился к доктору О.Мынбаеву, автору нескольких публикаций в нашем издании. Мастеру медико-фармацевтических наук, члену многих международных научных и научно-практических обществ, обладателю премий: общества лапароэндоскопических хирургов (по мультидисциплинарному научному проекту); европейского общества гинекологов-эндоскопистов (имени Рауля Пальмера); американской ассоциации гинекологов-лапароскопистов (имени Жереми Хоффмана); американской, общества репродуктивной медицины и медицинской ассоциации, основателя и руководителя международных научных групп со штаб-квартирой в городе Леувен, Бельгия.
В частности, мы хотели знать за какие заслуги ученым дали Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. Касается ли их открытие применения стволовых клеток в клинике? Что вообще из себя представляют фетальные стволовые клетки? А также попросили его прокомментировать научное открытие наших казахстанских ученых в данной области.
И вот что услышали.
Муссирующаяся в СМИ информация о том, что Нобелевскую премию в области физиологии и медицины получили ученые за открытия в области стволовых клеток, вновь подогревает интерес к загадочным клеткам, как у специалистов, так и у обывателей.
Теперь у многих появится желание попробовать их на себе с тем, чтобы вылечить что-то, укрепить какой-то орган или, наконец, просто омолодиться.
Поскольку мифов в Интернете, также как ученых в реальной жизни, занимающихся этой проблемой, уже немало, развелось и энное количество шарлатанов, использующих момент для зарабатывания денег и славы.
Нобелевская премия в области физиологии и медицины – признание заслуг ученых, подаривших миру ключ к разгадке субмолекулярных механизмов физиологических процессов и болезней – НИКАКОГО ОТНОШЕНИЯ к применению стволовых клеток в клинической практике не имеет.
Хотя журналисты окрестили заслугу Нобелевских лауреатов 2007 года как «открытие в области стволовых клеток», Нобелевскую премию профессор Марио Капеччи из медицинского института Ховарда Хьюга, Университета штата Юта (США), профессор Оливер Смитис из университета Северной Каролины (США) и профессор Мартин Эванс из Кардифского университета (Великобритания) получили за разработку технологии таргетирования определенного гена в геноме. Впоследствии эта технология привела к рождению мыши с «выключенным» (knockout) или «добавленным» геном, т.е. целевым геном.
Вкратце о сути открытия. Если определенный ген играет важную роль в развитии какого-нибудь заболевания, то у подопытной мыши проявляются, например, признаки этой болезни. А при помощи эмбриональных стволовых клеток можно доставить модифицированный генетический материал (рекомбинантную ДНК) в клетки мышиных эмбрионов, чтобы в дальнейшем эта информация передавалась по наследству, и у их потомков проявится или исчезнет то или иное заболевание – в зависимости от выключения или включения данного целевого гена в геном эмбриона.
В формулировке Нобелевского комитета указано, что премию присуждают за серию революционных научных открытий в области стволовых клеток и рекомбинации ДНК у млекопитающих.
Научные открытия этих ученых позволили создать чрезвычайно мощную технологию под названием «таргетирование генов у мышей». Эта технология уже применяется, в сущности, во всех областях биомедицины – от фундаментальных наук до разработки новых терапевтических подходов.
Чтобы читатель вник в эту всемогущую технологию, хочу дать небольшое пояснение.
У генетиков рекомбинация ДНК означает слияние отцовского генетического материала с материнским для формирования нового генетического кода для зародышевых клеток. Американские ученые М.Капеччи и О.Смитис длительное время работали над решением проблем специфической модификации генов у млекопитающих с применением гомологической рекомбинации. Как известно, профессор Джошуа Ледеберг получил Нобелевскую премию за открытия, касающиеся генетической рекомбинации и организации генетического материала еще в 1958 году. Используя методы гомологичной рекомбинации М.Капеччи показал возможность коррекции дефектного гена с помощью новой ДНК.
О.Смитис изначально пытался «чинить» мутированные человеческие гены. Он предполагал, что некоторые наследственные заболевания крови могут быть вылечены путем коррекции мутированных генов в стволовых клетках костного мозга, являющейся причиной этой патологии.
Но поскольку стволовые клетки, использованные этими учеными в начальных стадиях исследования, не давали возможность получения животных (мышей) с целевым геном, они использовали эмбриональные стволовые клетки как средство передачи модифицированной ДНК в зародышевые клетки, чтобы дальше эта информация передавалась по наследству.
М.Эванс сначала работал с клетками эмбриональных опухолей – карцином – с тем, чтобы использовать их как средство передачи модифицированной ДНК в зародышевые клетки мышей. Однако когда клетки карциномы из-за наличия дефектных хромосом не смогли участвовать в формировании зародышевых клеток, он получил подходящие эмбриональные клетки из мышиных оплодотворенных яйцеклеток.
Таким образом, усилия ученых, работавших в разных лабораториях и университетах, к 1986 году привели к революционному открытию – возможности для изучения функции определенного гена выбить его из игры (knockout) или, наоборот, вставить дополнительный ген в процессе формирования генетического материала для потомства.
Статья о рождения первой мышки с нокаутированным геном была опубликована в 1989 году, и это открыло новую эру в генетике.
В настоящее время технологию нокаута генов применяют в многочисленных лабораториях с широким спектром научно-практических целей, что невозможно описать в краткой и тем более популярной, а не научной статье.
Уже более 10000 генов были изучены таким образом, и в ближайшие годы функции всех генов у млекопитающих будут изучены. Эта технология способна помочь нам понять роль каждого гена в развитии эмбриона, механизмов как физиологических (старение), так и патологических процессов (причин рака, наследственных и других заболеваний).
Так, с помощью генной инженерии получены более 500 мышиных моделей различных заболеваний у людей (рак, диабет, сердечно-сосудистые, нейродегенеративные и другие тяжелые недуги).
Эта технология в будущем даст нам возможность обеспечить рождение здоровых детей путем выключения или, наоборот, активации здорового генетического материала от родителей. Т.е. будет возможность взять только нормально работающие гены и исключить мутированные, провести диагноз заболевания до начала развития клинических симптомов и соответственно провести превентивную терапию или принять профилактические меры.
Как известно, причина развития болезней на генетическом уровне связана с мутацией или поломкой генов с последующей дисфункцией определенных механизмов, связанных с работой этого гена/группы генов.
Впоследствии наступает нехватка, избыток или дисфункция биологически активных субстанций, имеющих определенные свойства необходимых для полноценного функционирования нашего организма. Это вызывает развитие болезни. Если мутация происходит в соматических клетках, тогда болеет сам данный индивидуум. Если мутация происходит в клетках половых желез (яйцеклетка и сперматозоиды) тогда данная патология передается по наследству.
Исходя из этого, если мы начнем говорить о вкладе вышеназванных лауреатов Нобелевской премии в область применения стволовых клеток в клинической практике, получится как в той крылатой фразе: «Я тебе про Фому, а ты мне про Ерёму!».
Панацея ли стволовые клетки от всех бед или мы выдаем желаемое за действительность?
На значимые достижения науки всегда находятся претенденты на лавры первооткрывателя, и сейчас такое явление наблюдается по поводу стволовых клеток.
Так, в русскоязычной литературе считают, что русский ученый А.А.Максимов в 1908 году, выдвинув унитарную теорию кроветворения, применил термин «стволовая клетка», и таким образом, еще 100 лет назад предопределил модное ныне направление науки.
Первые научные труды в этой области в англоязычной литературе датируются 60-ми годами прошлого века. Первая публикация Ж.Алтмана и Дж.Даса (1960), несмотря на то, что их данные свидетельствовали о наличии стволовых клеток в нервных тканях, осталась вне поле зрения медицинской общественности. А все благодаря устоявшемуся мнению о невозможности обновления нервных клеток и авторитету великого испанского нейроанатома и гистолога Сантьяго Рамона-и-Кахаля.
В начале 60-х Э.МакКуллох и Ж.Тилл обнаружили в костном мозге мыши самообновляемые клетки. В дальнейшем научные поиски в этом направлении привели в 1968 году к успешной трансплантации костного мозга, которая была выполнена доктором Робертом Гудом от здорового донора-брата к тяжело больному 5-месячнему мальчику (брату-реципиенту) с тяжелым комбинированным иммунодефицитом.
Американский ученый Эдвард Томас вместе с Жозефом Мюрреем в 1990 году получили Нобелевскую премию за разработку технологии трансплантации органов и костного мозга. Вкладом самого Эдварда Томаса являлась разработка методов и принципов трансплантации костного мозга при лечении лейкемии.
Показаниями для трансплантации стволовых клеток костного мозга являются: лейкемия, лимфома, множественная миелома, объемные опухоли и апластическая анемия, – с целью замещения дефицита стволовых клеток, возникающего вследствие ликвидации злокачественных клеток, после миелоаблятивной химио/радиотерапии.
Аутологичными клетками являются собственные клетки из пуповинной крови, костного мозга или периферической крови больного. Гомологичными – клетки, полученные от монозиготных братьев или сестер близнецов, а аллогенными – клетки, полученные от здоровых HLA-идентичных (иммунологически совместимых) доноров.
Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга дают начало клеткам многих органов и тканей, включая клетки крови
Стволовые клетки обладают большим терапевтическим потенциалом для восстановления поврежденных тканей и органов, поэтому они вызывают огромный интерес как ученых, так и практикующих врачей.
Если говорить популярным языком, то стволовыми клетками называют примитивные клетки, существующие во всех многоклеточных организмах и способные превратиться в любые типы тканей и органов.
Эти клетки по ряду обстоятельств только размножаются, не имея признаков дифференцированных (специализированных) клеток каких-либо специфических тканей и органов.
У них имеется лишь специальная генетическая информация, предназначенная для бесконечного размножения и длительного существования. В этих клетках способность к дифференцированию подавляется с помощью определенных механизмов. Но когда эти клетки теряют механизм, сдерживающий процесс дифференцирования, они начинают превращаться в клетки определенных органов и тканей, т.е., «специализируются», после чего теряют способность к бесконечному делению, а их продолжительность жизни становится предопределена. Отработав, дифференцированные клетки погибают и освобождают место новым клеткам с аналогичными функциональными обязанностями. Продолжительность жизни специализированных клеток варьирует: у одних клеток это всего-навсего недели и месяцы, у других – годы и десятилетия.
Стволовые клетки по способности давать начало различным органам и тканям тоже делятся на несколько типов. Так называемые тотипотентные клетки способны превратиться в ткани плода и плаценты, а плюрипотентные – в ткани трех зародышевых листков, т.е., во все ткани и органы плода.
Мультипотентные клетки могут превратиться только в клетки определенного семейства, т.е., одного органа или одной системы, например, гематопоэтические стволовые клетки. Унипотентными стволовыми клетками считаются клетки, способные размножаться и превращаться только в определенную клетку или тип ткани (гепатоциты, миоциты и другие клетки).
Стволовые клетки делятся на несколько типов и в зависимости от источника своего происхождения. Клетки, полученные из внутренней массы бластоцисты (эмбриона на одной из ранних стадий развития, состоящего из нескольких сотен клеток), называются эмбриональными стволовыми клетками.
Клетки, встречающиеся в тканях и органах, называются взрослыми стволовыми клетками. Клетки, получаемые из пуповинной крови плода, называются пуповинными стволовыми клетками.
Хотя идеальными стволовыми клетками являются клетки, полученные из костного мозга, этот способ трудоемкий и требует хирургического вмешательства. Поскольку для получения достаточного материала от донора необходимо проведение многократной пункции и отсасывания костного мозга. Эта процедура выполняется под наркозом.
Для применения стволовых клеток, полученных из костного мозга донора, необходима полная иммунологическая совместимость между донором и реципиентом и подавление иммунной системы больного перед трансплантацией костного мозга, плюс дальнейшее применение препаратов, тоже подавляющих иммунную систему. Поэтому при определенных ситуациях считается эффективным применение аутологичных стволовых клеток, полученных из костного мозга самого больного.
Так, рандомизированное мультицентровое испытание эффективности применения клеток костного мозга для лечения инфаркта миокарда под названием Bone Marrow Transfer to Enhance ST Elevation Infarct Regeneration (BOOST) показало, что трансплантация аутологичных клеток костного мозга в ишемизированные участки смогут улучшить функцию левого желудочка сердца после инфаркта миокарда.
Окончание: Стволовые клетки: как отличить науку от мифотворчества? (2)
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
07.02.2008