Адультные стволовые клетки: подлинный прорыв или дутая сенсация
С тех пор, как 5 с половиной лет назад в ведущем американском научном журнале «Science» была опубликована статья о выращенных в лаборатории эмбриональных стволовых клетках человека, жаркие дискуссии вокруг этого направления исследований не утихают. Никакая другая тематика, связанная с биологией и генетикой, не вызывала – по крайней мере, в Германии, – столь сильного общественного резонанса, как проблемы, касающиеся исследования и использования в научных целях человеческих эмбрионов. Связано это, очевидно, с тем, что медицинская целесообразность вступила тут в конфликт с этическими принципами. А между тем, не только учёные, работающие в области генетики, молекулярной биологии и репродуктивной медицины, но и практикующие врачи самых разных специальностей связывают с этим направлением исследований очень большие надежды. Несколько упрощая суть дела, можно сказать, что они рассматривают стволовые клетки как своего рода источник запчастей, благодаря которому со временем можно будет больные ткани и целые органы заменять здоровыми.
Тут, наверное, нелишне будет напомнить, что стволовыми клетками называют клетки, не достигшие в своём развитии стадии дифференцировки, то есть специализации, а значит, способные под воздействием тех или иных факторов превращаться в клетки разных тканей и органов. Наиболее ярко эта способность выражена у эмбриональных стволовых клеток – собственно, именно благодаря их способности трансформироваться в клетки различных типов из эмбриона, состоящего поначалу из совершенно одинаковых клеток, и формируется организм во всём многообразии тканей и органов.
Именно поэтому интерес исследователей всего мира вызывают, прежде всего, эмбриональные стволовые клетки – ведь они могут превращаться в клетки очень многих – более чем двухсот – различных типов. Это свойство учёные называют плюрипотентностью. Более того, сравнительно недавно было показано, что эмбриональные стволовые клетки, судя по всему, обладают и тотипотентностью, то есть способны трансформироваться даже в яйцеклетку, а значит, развиться в полноценный, самостоятельный организм. Это сделало изучение эмбриональных стволовых клеток ещё более уязвимым в этическом плане.
Правда, следует отметить, что недифференцированные клетки обнаружены и во взрослом организме – в крови, в головном мозге, в костном мозге, в печени и ряде других органов. Преимущество этих так называемых адультных стволовых клеток перед эмбриональными состоит в том, что против их терапевтического использования никаких возражений этического характера нет и быть не может. Одна беда – адультные клетки, во-первых, плохо поддаются размножению в лабораторных условиях, а во-вторых, обладают ограниченной способностью к трансформации.
Тем большее внимание научной общественности вызвало известие о том, что группе немецких учёных удалось обнаружить в организме млекопитающих, в том числе человека, новый, легко доступный источник адультных стволовых клеток, и что эти клетки, в отличие от известных ранее, обладают практически такой же плюрипотентностью, что и эмбриональные клетки. Однако что это за источник, авторы открытия – исследователи Любекского университета во главе с доктором Чарли Крузе (Charli Kruse) и их коллеги из Института биомедицинских технологий имени Фраунгофера в Санкт-Ингберте – пообещали сообщить только на специально созванной по этому поводу пресс-конференции. Зал, в котором она проходила, наверное, никогда прежде такого скопления народа не видел. И вот профессор Гюнтер Фур (Günter Fuhr), директор Института биомедицинских технологий и руководитель проекта, приподнял, наконец, завесу над тайной:
Мы рады возможности представить вам сегодня чрезвычайно важный результат научного исследования, важный как с медицинской, так и с биологической точек зрения. Весьма вероятно, что он окажет влияние на всех нас, включая и тех, что собрались в этом зале. Потому что у всех людей, как и у крыс, на которых мы ставили опыты, имеются экзокринные железы. Ну вот, теперь это слово произнесено, и вы знаете, о каком источнике стволовых клеток идёт речь.
Тут необходимо, пожалуй, небольшое пояснение. В организме млекопитающих имеются железы двух основных видов – внутренней секреции, или эндокринные, и внешней секреции, или экзокринные. Эндокринные железы – к ним относятся гипофиз, щитовидная и паращитовидная железы, надпочечники, яичники, яички, плацента, а также часть поджелудочной железы, – не имеют выводных протоков, продукты их секреции – гормоны – попадают непосредственно в кровеносное русло. В отличие от них, экзокринные железы выделяют свой секрет в проток, открывающийся на поверхности эпителия. К этим железам относятся, например, предстательная, потовые, сальные, слюнные, молочные железы и многие другие, включая часть поджелудочной железы. Понятно, что изъять стволовые клетки из экзокринной железы гораздо проще, чем, скажем, из костного мозга, – проще и для врача, и для пациента, – подчёркивает профессор Фур:
У нас имеется, например, шесть слюнных желёз, открывающихся в ротовую полость. Процедура по извлечению из них стволовых клеток была бы вполне сравнима с действиями зубного врача.
Таким образом, первое условие, позволяющее на практике применять адультные стволовые клетки, можно считать выполненным: новый их источник достаточно легко доступен. Правда, и некоторые прежние источники таких клеток – скажем, кожа или жировая ткань, – этому критерию вполне отвечали. Но все адультные клетки из прежних источников плохо поддавались размножению в лаборатории, так что получить необходимое для практической терапии количество материала было почти невозможно. Адультные клетки, выделенные учёными Любекского университета, ведут себя, по утверждению профессора Фура, иначе. Эти клетки, полученные, правда, не из слюнных желёз, а из ткани поджелудочной железы 8-ми крыс и 3-х людей, стабильно растут и делятся. Некоторые из этих клеточных линий существуют уже более года. Ну и, наконец, остаётся ещё третье условие – плюрипотентность. До сих пор в любые виды тканей могли трансформироваться только эмбриональные стволовые клетки. Однако, по словам профессора Фура, адультные клетки из поджелудочной железы и в этом отношении нисколько не уступают эмбриональным:
Они образуют тканеподобные структуры и растут. Сенсационным можно считать то обстоятельство, что при правильно подобранной культуре эти структуры в чашке Петри растут очень быстро, достигая в диаметре 5-ти миллиметров и даже больше.
В этих образованиях учёные обнаружили мышечные и нервные клетки, клетки хрящевой и жировой ткани, клетки печени и кожи. Таким образом, утверждают авторы исследования, налицо возможность получения основных видов тканей, необходимых для будущей терапии. Профессор Фур считает, что данная работа является мощным прорывом в области изучения стволовых клеток:
Кроме того – и эту особенность также необходимо отметить, – мы получили стволовые клетки из поджелудочной железы 74-летнего пациента. Это тоже смело можно считать сенсацией. Тем самым мы показали, что организм даже в очень пожилом возрасте всё ещё располагает определённым запасом клеток, способных регенерировать повреждённые ткани.
А поскольку речь идёт о собственных клетках пациента, они могут быть применены для терапии без риска вызвать реакцию отторжения. По мнению профессора Фура, на пресс-конференции буквально излучавшего оптимизм, в будущем каждый человек станет заранее закладывать линию своих стволовых клеток как некий источник запчастей на случай болезни.
Нельзя не признать, что всё это изрядно напоминает научно-фантастический роман невысокого пошиба. Тем более что в области исследования стволовых клеток уже не раз делались громогласные заявления и смелые прогнозы, о которых потом их авторы предпочитали не вспоминать. Влиятельная газета «Зюддойче цайтунг» даже назвала всю эту шумиху «бурей в пробирке». Научный обозреватель Михаэль Ланге (Michael Lange) говорит:
Большинство исследователей, работающих в этой области, не скрывают своего скептического отношения. О буре в пробирке они не говорят – просто потому, что такие выражения не входят в научный лексикон, – однако, по их мнению, здесь было широковещательно провозглашено нечто, что пока отнюдь не доказано. Во-первых, авторы лишь заявили, но ничем не подтвердили, что добытые ими из поджелудочной железы адультные стволовые клетки действительно плюрипотентны. Во-вторых, случайная, неуправляемая дифференцировка клеток в какие-то произвольные тканеподобные структуры ничего не даёт, для терапии нужен механизм целенаправленного превращения стволовых клеток в клетки нужного типа. В-третьих, ещё только предстоит проверить тезис, согласно которому во всех экзокринных железах содержатся точно такие же стволовые клетки, как и клетки из поджелудочной железы, с которыми до сих пор экспериментировали любекские учёные. Ведь добраться до поджелудочной железы пациента можно только в ходе большой операции на открытой брюшной полости, а это вовсе не тот визит к зубному врачу, о котором говорил профессор Фур. Странно и то, что результаты исследования опубликованы в журнале «Applied Physics» («Прикладная физика»), который специализируется на совсем иной тематике. Биологи сомневаются в том, что там была произведена высококвалифицированная экспертиза представленных материалов, а без этого о признании результатов исследования не может быть и речи.
И наконец, подобные методы презентации научных достижений всегда воспринимаются серьёзными учёными с известной долей иронии. В научных кругах вообще как-то не принято сначала устраивать громогласное ликование на пресс-конференции, а затем предоставлять весьма скупую и не слишком убедительную информацию специалистам, так что это уже само по себе вызывает насторожённость.
Между тем, даже если отвлечься от дискуссий о том, какие стволовые клетки – эмбриональные или адультные – лягут в основу будущей терапии, скажем, болезни Паркинсона, следует отметить, что представления о том, как будет выглядеть такая терапия, претерпевают в последнее время значительные изменения. Публично излагаемые некоторыми медиками механистические взгляды, согласно которым стоит лишь пересадить плюрипотентные клетки в повреждённый болезнью орган, как они тут же возьмут на себя функцию своих погибших предшественниц, имеют, как оказалось, мало общего с реальностью. Даже Эван Снайдер (Evan Snyder), один из основоположников этого научного направления и ведущий специалист Института биомедицинских исследований имени Бёрнема в Ла-Хойа, штат Калифорния, был вынужден кардинально пересмотреть свои былые концепции. Как и многие его коллеги, он также исходил из того, что повреждённую нервную ткань можно регенерировать путём пересадки стволовых клеток, а потому провёл серию соответствующих экспериментов на мышах. Снайдер вызвал у подопытных животных поперечный паралич посредством механического повреждения спинного мозга, а затем впрыснул в повреждённую область раствор, содержащий эмбриональные стволовые клетки. Такая терапия действительно дала ожидаемый эффект: у мышей быстро восстановилась подвижность:
Мы наблюдали эту клеточную активность, видели под микроскопом новые нервные волокна, соединившие место разреза. Однако, к нашему немалому изумлению, эти новые волокна образовались вовсе не из имплантированных нами стволовых клеток. В то же время эти клетки не были отторгнуты. Они прижились, только выполнили совсем иную функцию, не ту, что мы ожидали.
Это заставило учёного по-новому взглянуть на механизм действия стволовых клеток:
Нам пришлось искать другое объяснение выздоровлению мышей. И мне стало ясно, что в стволовых клетках кроется гораздо более широкий набор функций и возможностей, чем я себе представлял.
Видимо, стволовые клетки участвуют в процессе восстановления повреждённой нервной ткани тем, что синтезируют определённые сигнальные вещества и с их помощью активизируют, заставляют регенерироваться клетки, имеющиеся в организме хозяина. Но если это так, то напрашивается мысль: почему бы не попытаться ускорить процессы восстановления ткани, впрыскивая в область повреждения не стволовые клетки, а непосредственно те или иные сигнальные вещества? Эван Снайдер считает такой подход малоперспективным:
Это типичный пример того, что некоторые учёные мнят себя умнее природы. Вечно мы думаем так: раз мы знаем, какой эффект вызывает в организме то или иное вещество, то значит, можно его ввести. Но ведь природа создала эту субстанцию не для того, чтобы обогатить фармакологические концерны или прославить исследователей! Клетка синтезирует это вещество, подчиняясь какой-то – как правило, неизвестной нам, – внутренней логике. И производит его не всегда, а лишь в строго определённых ситуациях и в строго определённых количествах. Если вы вознамерились использовать эту субстанцию в качестве лекарственного препарата, то должны чётко себе представлять, когда, где и зачем она от природы синтезируется организмом. Так не проще ли прибегнуть к помощи стволовых клеток, которые всё это знают и производят вещество самостоятельно, следуя своей, скрытой от нас, логике!
В чём-то это напоминает экологию: там тоже не всегда понятно, какие действия вызовут какой эффект. А потому Эван Снайдер ратует за более широкий подход к проблеме: если, скажем, в результате болезни клетки какого-то типа оказались повреждены, то пересаживать следует, возможно, вовсе не эти самые клетки, а другие, те, что способствуют регенерации повреждённых. Представление о нервной ткани как о газоне, проплешины на котором можно засеять новой травой, оказалось слишком сильным упрощением:
Я думаю, мы начинаем понимать, что этот газон в головном мозге имеет чрезвычайно сложную структуру. Так что если мы хотим его восстановить, то не можем ограничиться травой одного сорта, мы должны регенерировать всё многообразие растительности на газоне.
А потому и ведущуюся в Германии дискуссию о том, какие стволовые клетки лучше – эмбриональные или адультные, – Снайдер считает надуманной:
В действительности мы не сможем найти какую-то одну универсальную терапию. Такое представление крайне наивно. Для восстановления нервной ткани нам понадобится некая комбинация терапий, и тут не обойтись без клеток самых разных типов на разных стадиях развития.