Занимательные превращения стволовых клеток

В Институте цитологии и генетики СО РАН в рамках Международного молодежного инновационного форума «Интерра – 2010» прошла научно-популярная лекция «Эмбриональные стволовые клетки и репрограммирование». Присутствующим рассказали о том, каким способом можно получать подобные клетки и как с их помощью лечить людей.

Для начала слушателям поведали, из чего они состоят, а потом ведущий лекции, научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Вениамин Семенович Фишман предложил поговорить о судьбе клеток, а заодно и вспомнить собственное детство.

— Клетки взрослого организма — в некотором роде фаталисты, их судьба предопределена. Если они делятся, то получаются клетки такого же вида, как и исходные. Например, если нейрон делится, что бывает достаточно редко, получается нейрон. Для того, чтобы понять откуда в человеческом организме взялось такое разнообразие тканей и клеток, нам нужно вернутся к моменту зачатия.

После того, как произошел процесс оплодотворения, образуется зигота – клетка, содержащая генетическую информацию и способная делиться. Из зиготы образуется бластомер – зародыш из нескольких клеток. Именно на этой стадии клетки расходятся: одни становятся внешней оболочкой и не войдут в будущий взрослый организм, другие – передвигаются вовнутрь бластомера. Именно эти внутренние и есть эмбриональные стволовые клетки, из которых потом получаются все ткани нашего организма. Они способны неограниченно много делиться и превращаться в любую клетку: сердца, печени, крови. Именно эти способности позволяют использовать их для лечения различных заболеваний. Например, если у человека случился инфаркт миокарда, то часть клеток умерла и на их месте образовался рубец. Тогда можно взять стволовые клетки, вырастить из них сердечные ткани, и подсадить человеку. Однако подобные методы лечения используются редко. Почему?

— Для того, чтобы вырастить какие-то ткани из стволовых клеток, их нужно откуда-то взять, — объяснил слушателям В. С. Фишман. — Для этого ученые используют процедуру репрограммирования, то есть превращают клетки организма обратно в стволовые клетки. Чаще всего так поступают с клетками соединительной ткани – фибробластами.

Существует несколько способов для подобных манипуляций.
>
> Способ первый – слияние. Если обработать клетки в культуре (то есть в лаборатории в чашечке) специальным раствором, то они начинают сливаться. При этом каждой вновь образованной клетке приходится выбирать: стать тем или другим, и если использовать фибробласты и стволовые клетки, то в ряде случаев мы получим последние. Однако у этого способа есть существенный недостаток. Каждая клетка несет генетическую информацию – набор хромосом, при слиянии получается диплоидная клетка — с двойным набором хромосом. Они ведут себя непредсказуемо и тем более, ими нельзя лечить людей. Кроме того, исходно уже нужны стволовые клетки, которые будут использоваться для слияния.

Способ второй известен практически каждому — клонирование. Берется женская половая клетка (ооцит), из нее удаляется ядро и на место этого ядра переносится ядро другой клетки, например, фибробласта. И дальше она ведет себя как эмбриональная стволовая. У этого способа тоже много недостатков: низкая эффективность при высокой стоимости процедуры, и кроме того, в качестве исходного материала нам нужны женские половые клетки, которые также нужно где-то брать.

Способ третий – это получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПС). При этом на клетку фибробласта действуют четырьмя белками, полученными из ооцита. И в результате получается клетка, похожая на эмбриональную стволовую.

— Однако даже при получении необходимого для массового лечения количества стволовых клеток, существует еще ряд проблем, — остужает наш оптимизм В. С. Фишман. — Для начала, стволовые клетки необходимо заставить «превращаться» в клетки нужных тканей, например, печени или сердца. При этом абсолютно все клетки, которые в будущем будут пересажены пациенту, должны превратиться. Если этого не произойдет, то в организме человека будет находиться большое количество стволовых клеток, которые могут неограниченно делиться. А, как известно, другие клетки, которые обладают подобными свойствами – это раковые. Таким образом, при подсаживании клеток высока вероятность развития онкологических заболеваний. Кроме того, сложен сам механизм подсаживания. Клетки (например, печени) нужно доставить исключительно к печени и проследить, чтобы они задержались именно там, а не путешествовали по всему организму.

Таким образом, процедура лечения с помощью стволовых клеток, о которой достаточно часто говорят по телевизору, еще несовершенна и полна недостатков. Однако ученые работают над улучшением метода лечения. И возможно, в будущем человечество легко сможет решать проблемы с поврежденными органами и тканями не методами трансплантологии, а подсаживанием стволовых клеток.