Коктейль яманаки

Коктейль яманаки

Детство вернули в клетку
Галина Костина, «Эксперт» № 7-2011

Технология перепрограммирования взрослых клеток человека в стволовые названа журналом Nature одним из самых значимых прорывов в науке последнего десятилетия. Судя по феерической скорости научных достижений в этой области, такие клетки будут применяться для лечения и омоложения уже в ближайшем будущем.
 
Мы все получаемся из одной клетки, которая начинает делиться, образуя сначала некий невыразительный шарик, а затем все более похожую на маленькое человеческое тельце форму. На первых этапах деления все клетки одинаковы. Их называют эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК), а еще — всемогущими, или плюрипотентными, потому что каждая из них может превратиться в клетку крови или кожи, кости или мозга, в любую из 220 видов клеток нашего организма. Всего от трех до пяти дней они находятся в таком всемогущем состоянии, потом начинается их путь дифференцировки в клетки конкретных тканей и органов.


имание ученых давно привлекают уникальные возможности эмбриональных стволовых клеток, которые могут быть прекрасным материалом для лечения различных заболеваний, связанных с дефектами клеток. Исследователи уже немалого достигли в этой области, научившись выделять ЭСК, культивировать их, выращивать на их основе различные ткани или применять в отдельных клинических испытаниях. Такими заявлениями в последнее десятилетие ученые буквально засыпали СМИ. Однако использование эмбриональных стволовых клеток наталкивалось на массу трудностей как этического, так и технического характера, в связи с чем велся поиск возможностей получения стволовых клеток из взрослых организмов. Это тоже оказалось делом нелегким. Во-первых, во взрослом организме стволовые клетки уже не обладают тотальной универсальностью; во-вторых, добывать их нужно, как правило, травматичным путем.

В какой-то момент появилась шальная мысль, что клетку взрослого организма можно попытаться вернуть в ее всемогущее состояние. Почему бы нет? В каждой клетке имеется один и тот же геном, но включены разные программы: в эмбриональных стволовых работает один набор генов, в клетках крови — другой, в клетках кожи — третий и т. д. Если научиться манипулировать этими программами, то можно добиться конвертации одной клетки в другую. И ученым это удалось. Они всего в шаге от создания безопасной и эффективной технологии репрограммирования клеток.

Коктейль для мышиного хвоста

Попытки получить для терапии всемогущие клетки начались сразу после выделения Джеймсом Томсоном из Университета Висконсин в 1998 году эмбриональных стволовых клеток человека.


процессе исследований была выработана такая технология получения и хранения ЭСК, при которой клетки могли сохранять свои универсальные потенции весьма длительное время. В нужный срок их можно было бы дифференцировать в различные клетки тканей. Параллельно ученые пытались решить проблему совместимости клеток, ведь эмбриональные клетки — чужие, а найти такие донорские ЭСК, которые бы полностью подходили конкретному пациенту, весьма затруднительно. Поэтому родилась технология клонирования: ядро соматической, или взрослой, клетки переносится в яйцеклетку, после чего может появиться организм, идентичный тому, у кого было взято ядро соматической клетки. Так появилась знаменитая овечка Долли. Таким способом были клонированы мышки, рыбки и прочие зверюшки в единичных экземплярах, были даже скандальные сообщения о клонировании человека, но до сих пор официальных данных об успешном получении таким способом эмбриональных стволовых клеток человека нет. Поскольку исследования в области ЭСК ограничены, а в некоторых странах и по сей день не разрешены (нельзя использовать человеческие эмбрионы), ученые искали более этичные способы получения всемогущих клеток, похожих своими свойствами на ЭСК.

В ноябре 2006 года в журнале Cell появилось сенсационное сообщение исследователя из японского Университета Киото Шиньи Яманаки, где говорилось, что ему с коллегами удалось из взрослых клеток кожи получить клетки со свойствами эмбриональных стволовых, то есть репрограммировать взрослые клетки до юного состояния. Клетки назвали iPS cells — индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК).


Это достижение базировалось на огромной работе генетиков всего мира, проделанной в конце ХХ — начале XXI века. Благодаря проекту «Геном человека» стали известны все гены, работающие в человеческом организме. Было выяснено, в частности, какие гены работают, а не «молчат» в эмбриональных стволовых клетках. Среди них открыты гены так называемых транскрипционных факторов, которые ученые стали уважительно именовать генами-господами. Эти гены-господа не отвечают за рутинную деятельность клетки, они через кодируемые ими белки активируют другие гены, которые и поддерживают клеточное всемогущее состояние. Одновременно бурно развивались технологии манипулирования генами. Появилась возможность вырезать их из кусочков ДНК, вставлять в различные конструкции и заставлять работать, продуцируя те или иные белки.

Шинья Яманака выделил 24 гена, которые, на его взгляд, играют главную роль в эмбриональной стволовой клетке. Он взял фибробласт (предшественницу клетки кожи) мышиного хвоста и вставил в его ядро все 24 гена с помощью так называемой ретровирусной технологии, когда искусственный вирус с пришитыми к нему генами вводится в клетку и в ядре встраивается в ее геном. Эксперимент удался. Дальше уже пошла игра с перебиранием генов. Яманака сначала поделил 24 гена на две произвольные половинки и снова провел эксперименты с группами по 12 генов, затем делил еще пополам, сравнивал результаты — так он искал самые важные для поддержания состояния, близкого к ЭСК, и самые эффективные гены. В конце концов он остановился на четверке генов, которая позже была названа «магическим коктейлем Яманаки». В коктейль вошли гены Oct3/4 , Sox2, c-Myc, Klf4.


Следом за Яманакой об успехах в репрограммировании клеток объявил и Джеймс Томсон из Университета Висконсин-Мэдисон. Изначально он выделил 35 важных для ЭСК генов, а потом тоже остановился на четверке, где два были теми же генами, что использовал Яманака, Oct3/4 и Sox2, и еще два других — Nanog и Lin28. Томсону удалось с помощью своей четверки обратить сначала мышиный, а затем и человеческий фибробласт в ИПСК — индуцированную плюрипотентную клетку.

После этих сообщений во влиятельных научных журналах многие лаборатории включились в исследовательскую гонку. Работать было над чем. Во-первых, ученые признавали, что доставка нужных генов в клетку с помощью вирусных векторов может использоваться разве что в пробирке. Вводить же в организм такую конструкцию опасно: вирус встраивает ее прямо в геном, после чего в геноме могут начаться непредусмотренные перестройки. Во-вторых, в коктейле Яманаки присутствовал очень сильный протоонкоген c-Myc, способный активировать в организме возникновение опухолей.

«Многие гены, связанные с плюрипотентностью, связаны и с опухолеобразованием, — объясняет руководитель лаборатории клеточных технологий Института общей генетики им.


И. Вавилова профессор Сергей Киселев. — Мы анализировали и сравнивали эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные, взрослые клетки и раковые. У эмбриональных, индуцированных плюрипотентных и раковых много общего не только в генетической программе, но и в эпигенетической. Эпигенетические факторы оказывают влияние на работу генома в зависимости от внешних обстоятельств. И когда мы превращаем взрослую клетку в индуцированную плюрипотентную, у нее включаются те гены, которые должны работать в плюрипотентных клетках, и выключаются те гены, которые работали во взрослой соматической клетке. При этом у нее меняется и эпигенетический профиль — со взрослого на тот, который характерен для плюрипотентных клеток».

Заставить господ работать

Для того чтобы исключить риск развития опухолей и прочих геномных перестроек, тот же Яманака и другие ученые пытались еще более сузить набор нужных генов, избавившись в первую очередь от протоонкогена c-Myc. «Выяснилось, что в некоторых соматических клетках, к примеру нейрональных, два из четырех генов “яманакского коктейля” и так работают довольно продуктивно, — комментирует Сергей Киселев. — И достаточно туда добавить только один ген, который, как выяснилось в целом ряде работ, является самым главным — Oct3/4, чтобы клетки начали превращаться в плюрипотентные».

Ученые думали над тем, как еще можно заставить работать этих «господ».


уппа из исследовательского Института Скриппса в Калифорнии сначала попробовала репрограммировать взрослые клетки мыши уже не с помощью самих четырех генов, а с помощью белков, вырабатываемых этими генами. Это удалось. Чуть позже группа тех же биологов под руководством Шэна Дина заявила, что им удалось таким способом создать индуцированные плюрипотентные клетки уже из клеток кожи человека. Подобную же технологию повторили группы Роберта Ланцы из компании Stem cell & Regenerative Medicine и Квана Соо из Гарварда.

«Однако сама технология производства используемых для этой технологии рекомбинантных белков достаточно сложна и затратна, — рассказывает Сергей Киселев. — Поэтому возникла идея, а не попробовать ли запускать в клетку не белки, а их матричную РНК (напомним, что в организме для создания нужного белка сначала с гена ДНК считывается информация на матричную РНК, а затем по этой информации на РНК собирается белок. — “Эксперт”). РНК вводится в клетку, производит белки, которые и запускают процесс репрограммирования. Такую работу проделала наша группа в Институте общей генетики. Сначала мы тоже повторяли работы с вирусными векторами и генами Яманаки, а затем решили использовать синтезированные нами РНК с этих генов. И у нас получилось. Мы запатентовали этот метод в 2009 году. Позже результаты сходной работы были опубликованы группами из Израиля и США».

Но и на этом ученые не успокоились. Тот же Шэн Дин, использовавший белки важных генов, предложил принципиально новую технологию, которая, по его мнению, может не только сделать ИПСК безопасными, но и более дешевыми.


2008 году он заявил, что смог заменить два из четырех генов низкомолекулярными химическими соединениями, а в конце прошлого года нашел способ заменить «химией» уже три гена. По словам Дина, эти химические вещества хорошо известны и никак не могут повредить работе генома, к тому же они не требуют таких затрат, как биологические компоненты. «Мы всего лишь в шаге от конечной цели, — заявил Дин. — Наша технология произведет революцию». Свой химический коктейль Шэн Дин уже называет Святым Граалем. Однако будет ли этот последний компонент найден, пока остается главной интригой, ведь непокоренным остался самый важный для всемогущих клеток ген — Oct3/4.

Дело за клиникой

Такое пристальное внимание к ИПСК понятно. Их можно использовать для лечения пока не излечиваемых или плохо излечиваемых заболеваний, многие из которых связаны с генетическими мутациями, а также для трансплантации нужных тканей и органов.

Первое подтверждение, что индуцированные плюрипотентные клетки используются для лечения генетических заболеваний у мышей, было получено в лаборатории профессора Whitehead Рудольфа Яниша. Модельные мыши с человеческой серповидноклеточной анемией — наследственным заболеванием, при котором нарушен белок гемоглобин, были вылечены с помощью генной терапии и индуцированных клеток. Сначала во взрослых клетках мышиной кожи «исправили» гены с поломкой. Потом клетки подвергли репрограммированию, чтобы вернуть к плюрипотентному состоянию, а затем вырастить из них нормальные клетки крови, которых в больном организме не хватает. Эти клетки трансплантируют в кровь больной мыши, и она начинает выздоравливать.


Похожее подтверждение работающей технологии продемонстрировали и ученые из Центра регенеративной медицины в Барселоне (Испания), но уже на культуре человеческих клеток. Ученые попробовали победить такое редкое генетическое заболевание, как анемия Фанкони, которое приводит к ранней смерти из-за целого ряда нарушений в работе организма, в том числе и опухолевых процессов. Болезнь может быть вызвана мутацией в одном из 13 генов, связанных с анемией Фанкони. Ученые работали с фибробластами больных: сначала корректировали «больной» геном, затем превращали эти исправленные фибробласты с помощью вирусных векторов с пришитыми генами в индуцированные плюрипотентные клетки, а после направляли их специализацию в сторону гемопоэтических клеток — предшественниц клеток крови. Исследователи успешно прошли все этапы доклинических испытаний. «Мы пока не вылечили человека, но вылечили его клетки, — заявил руководитель группы Хуан-Карлос Бельмонте. — Теоретически мы можем трансплантировать их пациенту и победить болезнь». Клинические испытания сдерживались тем фактом, что испанцы использовали вирусные технологии, чреватые риском развития опухолей. Но поскольку есть и другие методы репрограммирования клеток, то эти проблемы в принципе решаемы.


«На самом деле для репрограммирования можно использовать различные методы, — считает Сергей Киселев, — в зависимости от поставленных задач. В частности, мы в своей лаборатории используем как вирусные векторы, так и РНК. Вирусные векторы можно использовать для создания модельных систем, а методы с использованием РНК или низкомолекулярными соединениями, если такой коктейль все же будет создан, уже могут быть применены и в терапии». Модельные системы могут пригодиться для поиска лекарственных средств. К примеру, в лаборатории Сергея Киселева таким образом ищут подходы к лечению болезни Паркинсона и болезни Хантингтона. Для модельных систем нужны испорченные болезнью нейроны, но их же не станешь выковыривать из черепа пациента. Поэтому берут его фибробласты, из них делают индуцированные плюрипотентные клетки. В этих клетках генетические мутации не исправляются, поскольку ученые потом на этих клетках, превращенных в нейроны, проводят скрининг химических веществ. «Таким образом, мы можем подобрать лекарство не только для конкретной болезни, но и для конкретного пациента, — объясняет Киселев. — Кстати, терапевтическое применение индуцированных плюрипотентных клеток тоже, на мой взгляд, нуждается в индивидуальном подходе. Пока ученые не знают, как и когда нужно вводить индуцированные плюрипотентные клетки, к примеру, в мозг. Пока более понятно клиническое применение для болезней, связанных с клетками крови, ведь там они приживаются и работают благодаря циркуляции крови».


зможно, уже совсем скоро для лечения сложных наследственных заболеваний, связанных с кровью, начнут использовать индуцированные плюрипотентные клетки, которые будут «своими» для каждого пациента. К лечению же других заболеваний, по мнению Киселева, лежит еще долгий путь: необходимо создать технологии для безопасного и эффективного введения клеток в нужное место и в нужное время, чтобы они были приняты организмом и работали в правильном направлении. Однако судя по той 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.  

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
21.02.2011

Источник: www.vechnayamolodost.ru

Президент фонда «Наука за продление жизни» уверен, что срок пребывания человека на земле ограничен только нашими страхами, невежеством, нежеланием заглянуть дальше, чем на пять лет вперед. Михаил Батин борется за всеобщее бессмертие и точно не собирается сдаваться.

— Когда я отправляла вам примерные вопросы интервью, вы попросили заменить термин «долгожительство» на «радикальное продление жизни». Почему?

— Смысловой разницы здесь нет — чем дольше человек живет, тем лучше. Просто слово «долгожители» стало ассоциироваться с пожилыми людьми и достаточно примитивным ЗОЖ: фитнесом, полезной едой и так далее. С вещами правильными, но недостаточно новыми. Когда же мы говорим о радикальном продлении жизни, то имеем в виду прежде всего оцифровку здоровья, современные технологии, вмешательство в фундаментальные механизмы старения.

— В какой момент вы решили всерьез заняться этой темой?

— У меня не было какого-то озарения, просто я много читал и однажды понял, что борьбе со старением уделяется мало внимания и масштаб проблемы несоизмерим с усилиями по ее решению. В 2007 году я создал фонд «Наука за продление жизни» и с тех пор посвящаю этой теме все время.

— Что делает фонд?

— Проводит конференции, финансирует исследования. Но главная наша задача — сформировать социальный заказ на сверхдолгую жизнь. Чтобы люди увидели взаимосвязь между личной судьбой и наличием подопытных мышей в той или иной лаборатории. Иными словами, чтобы каждый понимал, что от проведения научных исследований в этой области зависит конкретно его жизнь.

Чем бы мы ни занимались, мы стареем. Наша жизнь только ухудшается, мы становимся менее привлекательными, хуже думаем, ходим, говорим. Можем за счет своей энергии какое-то время сопротивляться ухудшениям, но не очень долго. Возможно, в наших силах это исправить.

Михаил Батин1.jpg

— Но таков закон природы. Конечно все: жизнь дерева, горы, земли, солнца, наконец.

— Еще совсем недавно человек верил, что по всем законам природы невозможно летать. Но сначала в небо поднялся воздушный шар, затем появились братья Райт, за несколько дней до полета которых New York Times написала, что аппарат тяжелее воздуха не способен оторваться от земли. То же самое со старением. Это набор биологических событий, в которые можно вмешиваться. Есть животные, стареющие быстро или очень медленно. Есть такие, которые живут практически вечно, если их не убить. Лабораторные эксперименты уже продлили жизнь червяка в десять раз, мухи и мыши — в два. Да, мы наблюдаем явление энтропии, когда все рушится, но жизнь так устроена, что мы можем восстанавливаться, мы состоим из бессмертных линий клеток.

— Система борьбы со старением с использованием любых доступных средств получила название биохакинг. С чего началась ее популярность?

— С доступа к научным знаниям. Спасибо за это нейробиологу и программисту Александре Элбакян, которая хакнула 60 миллионов статей ученых. Многие специалисты в Пакистане, Индии, Китае, России получили возможность пользоваться научными работами, за которые нужно было платить сотни, миллионы долларов. Теперь мы понимаем, что можно сделать в плане продления жизни. Почву для бума биохакинга подготовил именно этот доступ к информации.

— Сколько, по вашему мнению, реально прожить человеку?

— Я не буду озвучивать цифру, скажу только, что нам нужно попытаться сделать все, чтобы жить как можно дольше. Если мы научимся омолаживать человека даже на один день, то мы сможем продлевать ему жизнь на тысячи лет. Вот как вам кажется, стать на день моложе — сложная задача? А многие клиники это уже обещают.

Наблюдения в природе и достижения ученых доказывают, что кардинально продлить жизнь реально. Мы не нарушаем здесь никаких физических законов. Нам не нужно добиваться левитации, создания материи из ничего. Мы просто должны разобраться в механизмах старения и на них подействовать. Они работают на разных уровнях — генома, белков, клетки, органов, тканей, функциональных систем. В каждом случае мы должны вмешаться и попытаться сделать человека молодым.

Как только мы научимся омолаживать организм, откатывать биологический возраст клетки или ее части — сможем говорить о продолжительности жизни в сотни, тысячи лет.
Кстати, работы с отдельно взятой клеткой уже ведутся. Есть так называемый «коктейль Яманаки», который меняет ее возраст. Клетка молодеет, снова начинает делиться. Но если мы применим этот коктейль ко всему организму — выпьем его, то у нас разовьется онкологическое заболевание. Поэтому следующая задача — сделать состав безопасным.

Михаил Батин2.JPG

— То есть продление человеческой жизни — это по любому вмешательство в организм, его работу?

— Да. Но это и так происходит ежесекундно. Мы с вами разговариваем и тем самым друг в друга вмешиваемся: испытываем эмоции, от этого меняется гормональный фон. Сейчас выпьем кофе — вообще тотально вмешаемся, сколько веществ в организм поступит! Внешняя среда с нами постоянно что-то делает: мы испытываем тепловой шок, действие ионизирующей радиации, разных химических агентов. И нам надо подумать — а какое вмешательство будет для нас наилучшим? Наверное, то, которое ведет к омоложению организма. Например, улучшает работу гипоталамуса как руководителя нашего гормонального фона.

— На днях я посмотрела сериал «Видоизмененный углерод». В нем как раз подняты вопросы, которые встанут перед человечеством, если оно научится жить практически вечно: перенаселение, чудовищное социальное расслоение, потеря смысла и моральных ориентиров… В общем, так себе будущее. Что вы думаете об этой стороне бессмертия?

— Все эти вопросы, конечно, есть, но они не являются основанием для того, чтобы вы сегодня умерли. Вот вы посмотрели кино, подумали: «А вдруг я стану бессмертной… Какой ужас, надо срочно умирать!» Вы готовы сегодня распрощаться с жизнью, потому что у вас возник ряд философских вопросов? Предполагаю, что нет. Уверен даже, что и завтра тоже, наверняка у вас есть на этот день какие-то планы. Психически и физически здоровый человек всегда хочет оставаться живым. Если мы стремимся как-то провести сегодняшний и завтрашний день, значит, готовы жить вечно.

Михаил Батин4.JPG

— Но это не отменяет упомянутые вопросы.

— На все эти вопросы «А вдруг мне станет скучно жить?», «Не остановится ли эволюция?», «Разве можно спорить с природой?», «А что если тираны станут бессмертными?» я отвечаю уже порядка десяти лет.

Допустим, тираны станут бессмертными. Но это не повод говорить: «Давайте мы все сейчас на всякий случай умрем, а то вдруг погибнем от рук этих тиранов в будущем».

Что касается технологий, то любые из них этически нейтральны. Именно мы, люди, творим с их помощью добро или зло. Молотком можно построить дом, а можно им проломить череп. Но вопрос, делать ли молоток, перед человечеством не стоял. Наверное, все-таки делать. Я это к тому говорю, что нужно решать проблемы по мере их поступления и думать над тем, чтобы методики продления жизни были доступны всем.

— На первоначальном этапе это точно будет невозможно.

— Конечно. Вспомните начало 90-х. Если у вас на столе в то время лежал мобильный телефон, то вы находились на вершине социальной лестницы, просто на Олимпе. Лет через десять эти гаджеты были у каждого дворника и безработного. То же самое с антиэйджинговыми технологиями: первые лекарства будут стоить невероятных денег, миллиарды долларов. Но довольно быстро все подешевеет: как только компании поймут, как все устроено, они тут же начнут технологию копировать, наплевав на авторские права. Ведь на кону стоит не телефон, а человеческая жизнь.

Мне кажется, проблемы будущего — они совсем не такие, какими нам сегодня представляются. Человеку как форме разума на земле осталось лет сто. Очень скоро будет создан искусственный интеллект, он станет доминировать. Именно слияние с искусственным интеллектом предопределит будущее человечества.

Михаил Батин5.JPG

— И как эта цепочка преобразований будет выглядеть?

— Первое, что произойдет, — ваше копирование. Человеческая память уже во многом вынесена в гаджеты: у нас нет нужды держать все сведения в голове, мы делегировали это информационным системам. И данный процесс необратим. Мы не скажем в какой-то момент: «Вот столько фотографий и не больше», «Столько сообщений и достаточно», «Такой объем данных о здоровье и хватит». То есть наша цифровая копия будет расти и расти.

Второй этап — создание нейрохимического интерфейса. Уже сейчас технологии позволяют двигать компьютерной мышкой без рук, при помощи электромагнитного сигнала, исходящего из головного мозга. И управлять таким же образом протезами при потере руки или ноги. В какой-то момент будут задействованы еще и химические сигналы из мозга — машина сможет получать их, интерпретировать и отправлять свои.

И третий этап — это интеллектуальный аватар. Электронная копия начнет по вашему указанию выполнять какие-то действия. Поздравлять, например, друзей с днем рождения или отправлять письма. То есть вы будете все больше и больше скопированы в компьютер, который станет действовать самостоятельно, общаясь с вами напрямую нейрохимическим способом.

Михаил Батин6.JPG

— Значит, мы продолжим бодро и уверенно шагать по технологическому пути развития?

— Да, мы будем идти по той колее, по которой движемся последние десять тысяч лет. Тот момент, когда человек придумал колесо, определил весь его дальнейший путь. Все, что нас окружает, — плоды культурной революции. Дороги, дома, машины, самолеты — все это кардинально изменило облик Земли. Мы живем в мире культурных изменений, и они будут только нарастать по экспоненте.

— Знаете, временами создается впечатление, что на земле изначально все не очень правильно устроено: цивилизацию толкают вперед войны, люди, по отдельности хорошие и милые, собравшись в толпу, звереют, идет ежесекундная борьба за жизнь на всех уровнях, не только у бедных. В такие моменты кажется, что наша планета — филиал ада, вырваться из которого было бы неплохо. А уж жить здесь вечно…

— Я не верю в загробную идеальную жизнь, все это чушь. Да, вся человеческая история — это бесконечные войны и убийства. Но мне кажется, что именно благодаря техническому прогрессу мы стали друг друга меньше уничтожать. Еще недавно жизнь человека не стоила ничего, сейчас это совсем другая история. Технологии делают нас богатыми, спокойными, добрыми, цивилизованными. Самая густонаселенная европейская страна — это Монако, и там с благополучием людей все в порядке. Теперь сравните ее с каким-нибудь африканским государством, где численность населения примерно та же. Разница очевидна. Поэтому я считаю, что знания и технический прогресс человечеству только во благо.

— Время от времени я вижу, как вам приходится отражать в «Фейсбуке» нападки скептически настроенных к вашей работе людей. Как вы думаете, откуда этот негатив? Ведь если так рассудить, предмет спора очень странный. Все хотят быть здоровыми и молодыми, все мечтают жить долго. Откуда берется неприятие?

— Я вижу несколько причин. В первую очередь, это дисконтирование, обесценивание важности будущего. Для нас не очень принципиально, что с нами произойдет через 15 лет, хотя на самом деле это самое главное. Горизонт планирования среднестатистического человека — максимум лет пять, но обычно год. Второе — нам комфортно находиться в состоянии психологического равновесия. Человеку сложно что-то менять, проще соглашаться с обстоятельствами и действовать по накатанной.

Но, пожалуй, основная причина такого неприятия состоит в том, что забота об отдаленном будущем не находит позитивного подкрепления в головном мозге.

Вот мы попили кофе, нам стало хорошо, от интересной беседы — еще лучше, если нам сейчас вдруг дадут денег — так будет вообще замечательно. А умозрительная забота о будущем не находит в нас эмоционального отклика. Мы должны подойти к ней суперрационально, проигнорировав сегодняшний интерес: желание съесть булку, полежать на диване. Людям нужны дополнительные, искусственно созданные условия, чтобы они всерьез занялись проблемой продления жизни.

Михаил Батин7.jpg

— Мне кажется, во всей этой истории есть еще такая сильная эмоция, как страх.

— Вы правы. Люди боятся всего, что касается смерти. Но эта эмоция очень непродолжительна по времени. Что человек сделает, узнав, что у него рак и действовать надо быстро? Он продаст квартиру ради лечения. Но он не даст и тысячи рублей, чтобы не заболеть раком через пятнадцать лет.

Знаете, что еще интересно? Страх смерти часто перерождается в ее желание и ожидание. Например, когда накапливается огромное количество проблем, уход из жизни кажется не таким уж плохим способом их решить. Но на самом деле это не выход, а конец игры. Есть еще отрицание смерти как таковой. Человек настолько ужасается, что его, прекрасного, может не стать от слова совсем, что придумывает себе загробную жизнь, энергии, любую ахинею.

— Что мы можем сделать прямо сейчас, чтобы дольше жить?

— Подойти к этому вопросу как к технологической задаче. Мы же техобслуживание автомобиля проводим? Здесь то же самое, нужно сделать обследование своего организма, но немного нестандартное — посмотреть на те маркеры, которые строго ассоциированы со смертью.

— И у нас есть специалисты, которые такие анализы делают?

— Да, конечно. Это довольно простой набор. Например, проверить уровень холестерина или толщину стенок сосудов. Даже такие элементарные действия, как регулярное взвешивание и контроль давления, могут подарить вам несколько лет жизни только за счет того, что вы будете реагировать на изменения. Когда что-то измеряется в цифрах, понятно, от чего отталкиваться. И нашим фондом описаны факторы, которые существенны для продолжительности жизни. Мы взяли 25 самых простых показателей, но со временем будем делать их более и более информативными.

У меня, к примеру, вшит на предплечье датчик, который показывает количество сахара в крови. Я не болею диабетом, у меня нет преддиабетной стадии, но этот прибор позволяет мне регулировать питание, делать его оптимальным. Это простая, но очень важная вещь. Каждому человеку хорошо бы недели две походить с таким датчиком, чтобы понять, какая пища ему помогает, а какая вредит.

— Какая страна находится на передовой в борьбе со старением?

— США, там работает интернациональный состав ученых, в том числе русских. Наша страна по причине бюрократизации и авторитарности здесь очень отстает. У нас вся система выстроена таким образом, чтобы не люди жили дольше, а отчеты были в порядке. Бюрократия очень устойчива к инновациям.

Михаил Батин3.JPG

— Что вы думаете об основателе сервиса «Островок» Сергее Фаге, который досконально изучает свои жизненные показатели, тратит на улучшение здоровья гигантские деньги, принимает массу современных препаратов. Он идет правильным путем?

— Мне очень нравится все, что делает Сергей. Есть вещи, в которых мы расходимся, но это мелочи. Вообще, прежде чем критиковать его подход, нужно посмотреть на уровень компетенции оппонентов. На Фаге работает целый медицинский штаб отличных докторов из Стэнфорда. Кто в России располагает таким же количеством сильных экспертов? И когда ему говорят, что принимаемые препараты могут между собой конфликтовать или еще что-то подобное… Такие люди реально думают, что он за этим не следит? Фаге постоянно мониторит все показатели, и если организму будет нанесен какой-то ущерб, то он первым это увидит. Одним словом, он первопроходец и большой молодец.

— Ваш фонд пытается контактировать с государством, привлекать его к научным исследованиям?

— Лет десять назад пытался, но это как-то очень тяжело.

— А неужели не находится богатых людей, которые хотят жить вечно и готовы вкладывать в исследования деньги?

— Коммерческие компании и просто богатые люди прежде всего хотят заработать. Они ставят ученых в ситуацию, когда те должны пообещать, что лекарство точно будет найдено и желательно в ближайшие пять лет. Но это же ерунда. Никто не может это гарантировать. Я убежден, что борьба со старением — это некоммерческая деятельность. Прибыль может принести только псевдоборьба. Вот мы сейчас с вами можем смешать тут что-нибудь, презентовать как лекарство от старости и продавать, используя мой авторитет и ваши медийные возможности. Что-нибудь да продадим, даже, может быть, много. Но это не будет иметь никакого отношения к науке и движению вперед. Чтобы победить старение, нам нужно найти значительное число тех, кто любит жизнь больше, чем деньги. А это сложно. Потому что деньги в современном мире — истинная, настоящая и самая большая любовь человека.

Источник: www.topspeaker.ru

Исследователи из Стэнфордского университета сообщили, что они научились управлять молодостью человеческих клеток. Ученые надеются с помощью этого метода остановить заболевания, связанные со старением клеток.

Считается, что основной причиной старения клеток и постепенного выхода их из строя являются ошибки в системе маркировки, которые накапливаются в эпигеноме, который, в свою очередь, управляет активностью и воспроизводством клеток, а также контролирует доступ к генетической информации, сохраняя первичную структуру ДНК.

Команда ученых Стэнфордского университета, под руководством доктора Тапашея Саркара, разработали метод, способный обратить вспять эти ошибки и вернуть клетки в их первоначальное состояние, восстановить энергию клеток и устранить признаки старения.

Суть этого метода в особом перепрограммировании эпигенов до первоначального, эмбрионального состояния. В результате эпигены становятся способными воссоздать необходимое количество молодых, энергетически активных клеток любого вида, например мышцы, печень, почки, кожа.

По сути ученые из Стэнфордского университета усовершенствовали технологию, известную как «коктейль Яманаки».

В 2006 году Синья Яманаки из университета Киото создал технологию перепрограммирования клеток методом введения в нее 4 генов: Myc, Oct3/4, Sox2 и Кlf4. За это открытие он получил Нобелевскую премию. А факторы Яманаки стали фундаментальным открытием в биологии.

Ученые Стенфорда выяснили, что клетки, подвергшиеся перепрограммированию на первом уровне восстанавливают энергию эпигенома до уровня, на котором исчезают следы старения, но если продолжить перепрограммирование, то клетка потеряет свою идентичность. Получается, что ученые нашли способ превращать обычные клетки в стволовые.

Для того, чтобы проверить свою теорию ученые получили хрящевые клетки больных остеопорозом и применили к ним коктейль Яманаки. Дальнейшие исследования клеток показало, что они больше не воспроизводят воспалительные факторы, которые провоцируют развитие заболеваний.

Источник: zen.yandex.ru

Чем плохи эмбриональные стволовые клетки?

Как уже было сказано во введении, эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) являются идеальным образцом тотипотентности, то есть неограниченной способности к делению и дифференцировке. Однако если рассуждать с прицелом на практические применения — такие как регенеративная медицина или выращивание «запасных» тканей и органов — то главным ограничением в исследованиях становится хорошо известная этическая проблема, связанная с ЭСК: чтобы получить их, надо «отщипнуть» кусочек от эмбриона, почти наверняка прервав зарождающуюся жизнь. Проблема эта стоит настолько остро и имеет такие строгие законодательные ограничения, что исследователи часто не могут работать с человеческими ЭСК, даже если для этого не нужно совершать ничего аморального: если, например, в качестве образцов использовать не потребовавшиеся при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) зародыши, заручившись на то согласием пациентов. Особенно суров на этот счёт закон США: Джордж Буш лично запретил, дважды воспользовавшись правом вето в конгрессе, государственное финансирование любым работам, в которых могут быть разрушены человеческие эмбрионы.

Впрочем, новый президент США Барак Обама, видимо, уже дал законодательное послабление: летом 2009 года начнутся первые испытания по применению стволовых клеток для лечения больных. Около десяти парализованных пациентов в одной из американских клиник получат спинномозговую инъекцию стволовых клеток — предшественников олигодендроцитов (один из типов клеток центральной нервной системы). Этот метод уже был опробован на лабораторных животных, и через полгода станет ясно, поможет ли он людям [3].

Недавно появились данные, что ЭСК можно получать из зародышей, не разрушая их: если от эмбриона на стадии четырёх или восьми клеток отделить один из бластомеров, то из него можно получить линию ЭСК, а зародыш тем временем продолжит развитие, по крайней мере, до стадии бластоцисты [4]. (Дальнейшее наблюдение не проводилось исходя из всё тех же этических соображений.) И хотя, очевидно, способ не повреждающего эмбрионы получения ЭСК существует — ведь описанная процедура практически ничем не отличается от изъятия одного бластомера для генетического скрининга при ЭКО, — многочисленные этические проблемы и сопротивление общественного мнения вряд ли обещают этой методике большое будущее.

Скорее всего, прогнозируемый в ближайшее десятилетие прорыв в передовой медицине, связанный со стволовыми клетками, будет основан не на ЭСК, а на так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (ИПСК, от Induced Pluripotent Stem Cell) — обычных дифференцированных зрелых клетках, перепрограммированных в состояние плюрипотентности.

Сюрпризы стволовых клеток

Л. И. Корочкин — крупнейший русский биолог, один из основателей генетики развития и видный специалист по стволовым клеткам — в 2005 году писал в популярной статье о стволовых клетках: «…изучение поведения стволовых клеток не поколебало представлений о стабильности и необратимости клеточной дифференцировки: из фиброцита, плазматической или из париетальной клетки желудка никогда не получится нейрон, а из нейрона не возникнет кожная клетка. <…> На стадии терминальной дифференцировки клетка обретает стабильное состояние и теряет способность к делению и разного рода превращениям» [5]. Всего одного года Леонид Иванович не дожил до события, которое, несомненно, поразило бы его до глубины души: в 2007 году в поле зрения журнала Science, опять опубликовавшего рейтинг важнейших открытий (на этот раз — только за истекший год), попало две работы, в которых докладывалось о получении индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) из зрелых, дифференцированных клеток — при помощи своего рода генетического перепрограммирования (см. врезку).

Пионером в этой области можно считать японского биолога Шинью Яманаку (Shinya Yamanaka) из Университета Киото, группа которого первой сообщила о своих результатах в журнале Cell  [6]. Исследователям удалось превратить фибробласты из кожи человека в клетки, очень напоминающие ЭСК по морфологии, экспрессии генов и способности к дифференцировке. Сделано это было при помощи ретровирусной интеграции (или, как говорят, трансфекции) в геном фибробластов четырёх транскрипционных факторов (ТФ) — Oct3/4, Sox2, Klf4 и c-Myc (см. врезку выше), изменяющих активность генов и тем самым весь облик и поведение клетки. В случае успешной трансфекции фибробласты через несколько дней начинают менять форму и образовывать колонии клеток, морфологически идентичные колониям ЭСК, перестают синтезировать характерные для фибробластов белки (такие как компонент промежуточных филаментов виментин), и начинают синтезировать факторы роста и дифференциации, характерные исключительно для стволовых клеток (Sox2, NANOG, REX1, FGF4 и другие). Анализ деметилирования промоторов «эмбриональных» генов, а также «гистонового кода» — известных механизмов регуляции экспрессии генов (см. врезку) — также подтвердил, что генетическая активность индуцированных СК перестроена по «эмбриональному» типу. В целом профиль экспрессии генов, определённый с помощью технологии микрочипа (microarray), оказался очень похожим (хотя и не идентичным) на ЭСК. Отдельно следует упомянуть о «включении» гена теломеразы — фермента, обеспечивающего «бессмертие» СК.

Строго говоря, первой была не эта их статья, но именно она отмечена в Science.

Чтобы «помочь» клеткам перестроиться на новый лад, их культивируют в среде особого состава, заменяя её через какое-то время на смесь, оптимизированную специально для стволовых клеток. Всего описанная последовательность действий заняла 25 дней, и из ~5×104 фибробластов удалось получить 10 колоний ИПСК — «выход» оказывается таким низким не только из-за небольшой эффективности трансфекции, но и из-за менее хорошо осознанных факторов, связанных с экспрессией генов.

Чтобы убедиться, что полученные клетки действительно обладают широкой способностью к дифференциации, было продемонстрировано их превращение в клетки всех трёх зародышевых листков — в частности, в нервные клетки или кардиомиоциты, демонстрирующие в культуре биение (способность к коллективному восприятию электрического стимула и реакции на него). Кроме того, тотипотентные свойства ИПСК были проиллюстрированы на примере образования опухолей — тератом — у инъецированных этими клетками мышей с генетически ослабленным иммунитетом (это является стандартным «тестом на стволовую клетку»).

Механизм действия этой «магической комбинации» перепрограммирующих белков до конца ещё не понятен, однако известно, что два из использованных факторов — Oct3/4 и Sox2 — лежат в основе плюрипотентности стволовых клеток, активно работая именно в них (но не в соматических клетках). Они активируют «стволовые и эмбриональные» гены в клетке, заставляя гены, отвечающие за специализацию, наоборот, сократить свою активность. Известно также, что эти белки не могут запустить превращение зрелой клетки самостоятельно — видимо, из-за метилирования промоторов соответствующих генов и модификаций гистонов, на которых «накручена» ДНК хромосом. По одной из гипотез, два других фактора — c-Myc и Klf4 — модифицируют структуру хроматина, давая доступ к промоторам генов. Это тем более вероятно, что Klf4 может регулировать активность ацетилтрансферазы гистонов (фермента, «навешивающего» ацетильную метку на «бобину» гистона) и тем самым влиять на экспрессию генов.

Интересно, что в уже окончательно «де-дифференцировавшихся» стволовых клетках активность генов, доставленных с помощью ретровирусных векторов и вызвавших это превращение, сильно падает, и, похоже, больше не требуется для поддержания ИПСК в «стволовом» состоянии. Это обстоятельство позволяет надеяться, что удастся найти способ перепрограммировать зрелые клетки в состояние тотипотентности без интеграции в ДНК транскрипционных факторов под управлением вирусных промоторов, два из которых, использованных Яманакой, являются протоонкогенами: c-Myc и Klf4. И хотя после «перепрограммирования» эти гены вроде бы «замолкают», около 20% мышей, полученных из стволовых клеток , в геноме которых содержатся введённые извне c-Myc и Klf4, страдают опухолевыми заболеваниями, что, хотя бы отчасти, вызывается повторной активацией этих генов.

«Выращивание» мышей из стволовых клеток путём подсаживания их в эмбрион и последующего скрещивания «мозаичных» мышей для получения чистых трансгенных линий — метод, отмеченный Нобелевской премией 2007 года [7] как получивший чрезвычайно широкое распространение в молекулярной биологии.

Необходимо отметить, что и c-Myc, и Klf-4 — это гены, в норме присутствующие в ДНК клетки, но в постнатальном периоде в основном неактивные. Доставка и интеграция дополнительных их копий с помощью ретровирусного вектора требуется, чтобы вызвать суперэкспрессию, поскольку вирусные промоторы как раз «заточены» для этого, хотя по тем же причинам и плохо управляемы (что, в конечном счёте, и является причиной онкогенности).

Дополнительным источником мутаций может служить интеграция генетического материала в ДНК человеческих клеток (путём рекомбинации с хромосомами), и, скорее всего, пока не будет найден способ перепрограммировать клетки без трансфекции — только за счёт разовой обработки набором каких-либо факторов — использование таких СК в медицине будет очень ограничено.

Обойдёмся без онкогенов

Учёные хорошо понимают, что успех разрабатываемых ими технологий перепрограммирования соматических клеток в стволовые зависит от того, насколько безопасным будет их применение. В первую очередь опасения тут касаются, конечно, онкогенного действия генов c-Myc и Klf4, и необходимости что-то встраивать в геном клетки, от которой в дальнейшем будет зависеть жизнь человека.

Всего несколько месяцев спустя Яманака и его группа докладывают о том, что им удалось получить стволовые клетки без одного из онкогенов, который они использовали раньше, — c-Myc [9]. Оказалось, что если дать клеткам больше времени, то перепрограммирование проходит и без этого ТФ, хоть и со значительно более низкой эффективностью. (В первой упомянутой работе учёные проводили скрининг культуры на предмет новообразованных колоний ИПСК через 7 дней после трансфекции, во второй — через 14.) Как и ожидалось, выращенные из этих стволовых клеток мыши уже не были столь подвержены образованию опухолей: за время наблюдения не было зарегистрировано ни одного такого случая. Однако, несмотря на то, что трансфекция в этом случае производилась набором из трёх факторов (а не четырёх), один из них всё-таки по-прежнему является протоонкогеном — Klf4, — да и эффективность получения ИПСК значительно снизилась (примерно в 20 раз, что в абсолютных цифрах составляет

Ещё в одном исследовании, вместе с работой Яманаки отмеченном в Science как один из «прорывов» 2007 года, учёные независимо добились сходных результатов — индуцировали превращение фибробластов человека в стволовые клетки, по основным параметрам практически неотличимые от ЭСК [10]. В этой работе использовались другие индуцирующие факторы, комбинацию которых подобрали из набора генов, активных только в эмбриогенезе и в культурах стволовых клеток. Из списка «претендентов» заранее исключили c-Myc и Klf-4, чтобы попытаться обойтись без протоонкогенов, из 14 оставшихся вариантов удалось выбрать четыре гена, достаточных для «превращения»: два из них были теми же, что и в работе Яманаки — Sox2 и Oct4, — а два оставшихся отличались: NANOG и LIN28 (см. врезку). Учёные показали, что активность генов Oct4 и Sox2 абсолютно необходима для перепрограммирования, в то время как без NANOG или LIN28 удавалось обойтись (с существенной потерей эффективности и замедлением процесса). Само собой, во всех случаях проводилось морфологическое, геномное и гистологическое подтверждение, что получены именно стволовые клетки, а не что-то другое, и что получены они именно из соматических предшественников, а не из случайно оказавшихся в чашке других стволовых клеток.

Питательная среда, в которой культивируются клетки, может оказывать не меньшее влияние на ход перепрограммирования, чем белки-индукторы плюрипотентности. Так, совсем недавно обнаружилось, что низкомолекулярное соединение вальпроевая кислота, часто используемая как лекарство против эпилепсии, может применяться вместо онкогенного фактора Klf-4 при получении ИПСК [11]. При добавлении в среду, в которой выращивали фибробласты человека, вальпроевой кислоты и трёх ТФ — Sox2, Oct4 и Klf-4 — перепрограммирование идёт с тысячекратным увеличением эффективности (т. е. в стволовые превращается уже 1% клеток). При исключении из «протокола перепрограммирования» Klf-4 эффективность возвращается снова в диапазон 0.001–0.01%, но это уже без интеграции в хромосому ДНК гена, потенциально способного вызвать злокачественное перерождение. Вальпроевая кислота — маленькая органическая молекула, которая, оказав определённое действие, будет выведена из клетки, — оказывается способной заменить собой ретровирусный вектор, интегрирующийся в геном и продуцирующий потенциально опасный белок-регулятор. Объясняется действие вальпроевой кислоты тем, что она является ингибитором гистон-ацетилтрансферазы и ДНК-метилтрансферазы — ферментов, редактирующих структуру хроматина и отвечающих за активность генов (см. врезку). Klf-4 тоже оказывает влияние на эти белки, что, видимо, и обуславливает их взаимозаменяемость. Этот факт подкрепляет надежду, что в конце концов удастся получить стволовые клетки без использования ретровирусной трансфекции.

Стволовые клетки из вóлоса

В большей части упомянутых исследований ИПСК получали путём перепрограммирования фибробластов (в случае исследований на человеческих клетках), а для мышей были успешные примеры и для нейронов. Но недавно Хуану Карлосу Бельмонте (Juan Carlos Belmonte) из Института биологических исследований Солка в Калифорнии и объединённой группе итальянских и испанских биологов удалось показать, что кератиноциты — клетки рогового слоя и волос — значительно лучше подходят для перепрограммирования, чем «привычные» фибробласты. В своей работе (правда, использовался «полный» набор индукторов — Oct4, Sox2, Klf-4 и c-Myc) они продемонстрировали стократное увеличение эффективности перепрограммирования при сокращении длительности эксперимента вдвое [12]. (Уже на 6–7 день после трансфекции появлялись первые колонии ИПСК, практически неотличимые от эмбриональных СК.)

«При условии доступности эффективного и практически приемлемого метода получения стволовых клеток, специфичных для каждого пациента — а эти условия явно не выполняются в случае эмбриональных стволовых клеток, — клеточная терапия и трансплантация не будут вызывать отторжения иммунной системой, что значительно приблизит нас к реальному применению стволовых клеток в клинике», — говорит Бельмонте, который по совместительству является директором Центра регенеративной медицины в Барселоне [13].

Учёные объясняют такую высокую эффективность перепрограммирования не столько выбранной ими системой и протоколом ретровирусной трансфекции, сколько выбором именно кератиноцитов в качестве объекта для «превращений». Проведённый ими статистический анализ профилей генетической активности фибробластов, кератиноцитов и ЭСК позволил заключить, что кератиноциты в каком-то смысле «ближе» к стволовым клеткам, вследствие чего для них требуется меньше усилий, чтобы перестроиться на плюрипотентный фенотип. (В частности базальный («собственный») уровень экспрессии генов c-Myc и Klf-4 у них существенно выше, чем у фибробластов, ставя их «ближе» к ЭСК и объясняя бóльшую лёгкость перестройки.)

В своей работе биологи продемонстрировали эффективность предложенной ими методики как нельзя более изящно: вместо использования культур клеток, чашек Петри и прочего сугубо лабораторного реквизита, они взяли просто волос с головы одной из участниц исследования, и продемонстрировали образование ИПСК в области стержня волоса (а не луковицы; рис. 1). Этот эксперимент подтверждает, что исследователи наблюдали именно перепрограммирование кератиноцитов, а не разрастание колоний СК, присутствующих в корне волоса (хотя косвенное их влияние и не исключено). Полученные клетки, как и положено, дифференцировались в представителей зрелых специализированных клеток всех трёх зародышевых листков, включая дофаминегрические нейроны (рис. 2) и кардиомиоциты, совершающие коллективные биения в культуре (видео). При «де-дифференцировке» клетки начисто «забывали» свой прежний облик и переставали синтезировать маркерный белок кератиноцитов — кератин-14 — и «включали» гены, характерные для стволовых клеток и эмбриональных тканей.

«Почему именно кератиноциты оказались наиболее податливыми к перепрограммированию, чем все остальные клетки из массы, перепробованной нами — это большой вопрос, — говорит Бельмонте [13]. — Однако знание этой причины чрезвычайно важно для дальнейшего развития и науки, и технологии».

Стволовые клетки без трансфекции

Исследования в области получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из «обычных» соматических идут семимильными шагами, и уже не остаётся сомнения, что вскоре эта задача будет решена окончательно. (Правда, останется намного более фундаментальная проблема: как полученными ИПСК пользоваться!) Так, например, совсем недавно группа учёных из Исследовательского института Скриппса (Калифорния, США) и Института молекулярной биомедицины имени Макса Планка (Мюнстер, Германия) сообщила, что им удалось получить СК с использованием всего двух ТФ, заменив остальные низкомолекулярными веществами. Однако самое интересное заключается в том, что в списке «замещённых» генов числится Sox2, который считался абсолютно необходимым для перепрограммирования [14]!

«Наша работа доказывает, в конце концов нам удастся перепрограммировать соматические клетки в стволовые только при помощи химической обработки, и вообще без генетических манипуляций, — говорит Шенг Динг (Sheng Ding), профессор кафедры химии в институте Скриппса и руководитель исследования [15]. — Учитывая вклад ряда других рабочих групп, с уверенностью можно сказать, что технология клеточного перепрограммирования вскоре станет неотъемлемой частью практически важных приложений».

Коллектив, возглавляемый Дингом, открыл два низкомолекулярных гетероциклических соединения, которые позволяют провести перепрограммирование без интеграции гена Sox2. «Действующее вещество» этой пары — известное под кодовым названием BIX — является (как и вальпроевая кислота, речь о которой уже шла) ингибитором гистон-ацетилтрансферазы и ДНК-метилтрансферазы — ферментов-регуляторов структуры хроматина и активности генов. Однако сам по себе BIX обеспечивает очень низкую эффективность перепрограммирования, и учёным посчастливилось идентифицировать второе соединение — известное под шифром BayK8644 — которое, никак само не влияя на активность генов (!) и являясь агонистом кальциевых каналов мембраны клетки, позволяет существенно увеличить выход процесса. Почему это происходит, пока ещё точно не известно.

«Нам пока что не удалось установить точный механизм, по которому BayK ускоряет перепрограммирование, — признался Динг [15]. — Мы не ожидали открыть, что маленькая молекула, влияющая на передачу сигналов и, вроде бы, никак не связанная с плюрипотентностью, может так её „катализировать“. Это может в дальнейшем позволить перепрограммировать клетку без нарушения её генетической целостности прямо in vivo».

Ну и напоследок следует рассказать о совсем свежей работе группы Яманаки, которой, похоже, удалось-таки осуществить клеточное перепрограммирование без интеграции ретровирусов в геном [16]. Вместо ретровируса исследователи использовали аденовирус, на основе которого соорудили две плазмиды — одну с генами Oct3/4, Sox2 и Klf-4, а другую с геном c-Myc, — и разработали протокол повторной обработки этими плазмидами клеток (на 1-й, 3-й, 5-й и 7-й дни после начала перепрограммирования), позволивший через 10 дней получить первые колонии ИПСК, в геноме которых нет следов интеграции вирусного материала. (По крайней мере, их не удалось обнаружить, как бы тщательно не производился анализ.) Повторная обработка требуется, поскольку гены в данном методе доставки не интегрируются в хромосомы, а, следовательно, их продукт появляется в клетке лишь ненадолго. И, конечно, самое выгодное в таком способе — что геном уже «готовых» стволовых клеток остаётся неизменённым. Кстати, в начале 2009 г. уже появилось несколько работ, в которых сообщается об успешном перепрограммировании соматических клеток с использованием только одного вирусного вектора, несущего все необходимые для превращения гены.

Пока что эффективность подобного перепрограммирования, опять-таки, существенно ниже, чем при использовании ретровирусов, да и сам принцип был продемонстрирован не на клетках взрослого человека, а на эмбриональных фибробластах мыши. Однако первый недостаток, возможно, связан всего лишь с более низким уровнем экспрессии генов с плазмиды, чем с встроенного в хромосому фрагмента ДНК, — и в этом случае наверняка удастся найти выход путём оптимизации протокола обработки клеток. А в том, что и на человеческих клетках удастся сделать то же самое — уже и сомневаться не приходится.

Заключение

Перспективность исследований в области стволовых клеток ни у кого не вызывает сомнений — не даром известный южнокорейский учёный У Сук Хван (Woo Suk Hwang), в надежде закрепить свой приоритет в этой области, не удержался от соблазна и опубликовал в 2005 году в Science преднамеренно фальсифицированные результаты относительно получения ЭСК путём «пересадки» ядра соматической клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, а не из безжизненного эмбриона. Подтасовка в такой активно развивающейся области была, конечно, очень скоро обнаружена [17], и репутация исследователя теперь безнадёжно испорчена, но область в целом с тех пор существенно продвинулась вперёд, и, как видно из этого обзора, учёные уже практически стоят на пороге технологии получения стволовых клеток, которая устроила бы всех. (За исключением, конечно, только самых ярых противников любых молекулярно-генетических работ, являющихся по некоторым данным смертным грехом [18].)

И — уже в который раз — работы, связанные со стволовыми клетками, называют прорывом года. По версии журнала Science, как и многих других изданий, «перепрограммирование» соматических клеток в стволовые (и в соматические клетки другого типа, минуя «стволовую» стадию), открытие специфики кератиноцитов в этом отношении и первые работы, позволяющие обходиться без модификации генома, — это одни из самых важных достижений 2008 года [19].

Однако самое интересное ещё, конечно, впереди: мало получить ИПСК и на модельной системе продемонстрировать, что стволовые клетки могут формировать органы, — надо ещё научиться эти органы трансплантировать нуждающимся в этом пациентам. По данным лабораторных исследований, иммунологического отторжения не должно происходить, однако реальность всегда вносит свои коррективы, и задача может оказаться намного сложнее, чем можно себе представить. Точно так же, пока стволовые клетки смогут быть использованы в «омолаживающих» косметических продуктах, наверняка придётся преодолеть ещё массу сложностей и убедительно доказать, что игра с таким мощным инструментом, как стволовая клетка, не причинит вреда здоровью человека (например, ни при каких условиях не запустит процесс возникновения опухоли).

Первая ниша, которую стволовые клетки займут в практически важной деятельности уже в самое ближайшее время — это изучение редких генетических заболеваний на культурах СК, обладающих генотипом, обуславливающим болезнь. Многие болезни не удаётся как следует изучить оттого, что они крайне редко встречаются, и пациентов с этим заболеванием оказывается по ряду причин не просто привлечь к исследованию. Создание «моделей» этих заболеваний, основанных на стволовых клетках, позволит преодолеть это ограничение и более подробно изучить болезни.

Стволовые клетки найдут применение и в области тестирования лекарств и других биологических препаратов, позволяя быстро и эффективно исследовать влияние различных веществ на клетки различных типов, предсказывая тем самым спектр активности будущего препарата в разных тканях и органах.

Нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Паркинсона и Альцгеймера, тоже «дожидаются» пришествия стволовых клеток — существуют обнадёживающие данные, что они позволят значительно сдерживать заболевание и даже обращать вспять вызванные им разрушительные изменения.

Первоначально статья была опубликована в журнале «Косметика и медицина» [20].

Источник: biomolecula.ru


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.