Неизвестное наше тело
Шрифт:
Теперь на очереди — испытание нового наноробота в условиях живого организма. Дуглас и Бахелет планируют начать с мышей. Они предвидят трудности, пути преодоления которых еще потребуют, возможно, дальнейших исследований. Некоторые из таких трудностей очевидны заранее. В живом организме циркулируют иммунные клетки, призванные распознавать и атаковать чужеродную ДНК. Далее, там имеются белки-нуклеазы, каждый из которых способен разрывать связи внутри тех или иных ДНК. Это может вынудить исследователей покрывать свои нанороботы специальными защитными веществами. Кроме того, все такие нанороботы довольно быстро поглощаются печенью. Так что препятствий много. Но и новые пути обнаруживаются очень быстро.
Закончу показательным примером. Еще год назад считалось, что очень серьезной трудностью является доставка наноробота внутрь раковой
Когда б вы знали, из какого сора…
Что такое стволовые клетки, известно сегодня всем, включая грудных младенцев. Эти клетки образуются уже в эмбриональном состоянии, и такая эмбриональная стволовая клетка имеет возможность стать взрослой клеткой любого вида. К сожалению, потом, после рождения, когда эти клетки входят в состав нашего тела, они претерпевают ряд превращений, в результате которых постепенно теряют свои исходные возможности. Каждый раз, когда одна из немногих стволовых клеток нашего первичного запаса делится, она порождает двух дочерей, одна из которых находится на том же уровне возможностей, что и мама, а другая чуть поднимается по лестнице специализации, то есть приближается к взрослой клетке какого-то конкретного вида.
Эмбриональные стволовые клетки замечательны тем, что могут заменить любую износившуюся или испорченную болезнью клетку взрослого организма. Но добывать клетки из эмбрионов по ряду причин нельзя, и поэтому ученые напряженно ищут пути создания стволовых клеток «в пробирке». Один такой путь нашел японский ученый Синья Яманака, который в 2012 году получил за это Нобелевскую премию по медицине. Он открыл способ превращения («индукции») взрослых клеток в подобие эмбриональных стволовых. Для отличия от настоящих эмбриональных их назвали индуцированными. Это большое достижение, потому что оказалось, что такие клетки можно потом превратить в пробирке в любые нужные взрослые и подсадить больному. Правда, вскоре выяснилось, что при введении таких клеток в подопытную мышь у нее возникают зловещие предвестники опухолей. Поэтому сегодня Яманака и его последователи заняты поиском путей преодоления этой опасности.
Тем временем другие исследователи решили пойти совсем другим путем. В отличие от Яманаки они стали искать способ прямого, без промежуточных этапов, превращения взрослой клетки одного типа — например, кожной — во взрослую клетку или в клетку-предшественницу другого типа — скажем, кровяную. Это, конечно, более скромный «замах», потому что метод Яманаки позволяет создать источник взрослых клеток любого типа, тогда как в «прямом» методе речь идет о клетках-предшественницах, которые способны превращаться только в «свой» вид взрослых клеток. Но зато достичь цели оказалось много легче — в последние годы появилось множество работ, в которых сообщалось об успешном «прямом» превращении разных взрослых клеток в клетки-предшественницы других видов, в том числе даже в предшественницы нейронов. Так, в 2011 году группа биологов под руководством доктора Вернига из Стэнфордского университета (США) сообщила в «Докладах Американской академии наук» об успешном превращении клеток мышиной и человеческой кожи напрямую в нейроны, минуя предшественников (причем эти нейроны проявили способность нормально проводить нервные сигналы). А в конце 2012 года та же группа сумела произвести превращение клеток кожи в клетки-предшественницы нейронов.
Может возникнуть вопрос: к чему предшественницы, если уже получены сами нейроны? Дело в том, что созданные «прямым» путем нейроны проявили такую же малую способность к делению, как и нормальные нейроны мозга. Поэтому нельзя рассчитывать получить таким путем нужное количество «запасных» нейронов для лечебных и исследовательских целей. Напротив, клетки-предшественники нейронов, полученные во втором эксперименте, оказались подходящими для этого. Они обнаружили и другое преимущество — способность превращаться не только в нейроны, но также в два других типа клеток нервной ткани, астроциты и олигодендриты. Это очень важные для мозга клетки. Астроциты (они названы так за свою звездообразную форму) обеспечивают защиту нейронов и очищают мозг, поглощая отжившие нервные клетки, а олигодендриты вырабатывают белок миелин, который покрывает
Производились эти многообещающие эксперименты следующим образом. Сначала в клетки мышиной кожи вводился обезвреженный вирус с присоединенными к нему тремя генами, которые, как было известно из других исследований, всегда присутствуют в нервных клетках-предшественницах, и притом присутствуют в больших количествах, то есть являются характерными для этих клеток. Как только эти гены встраивались в мышиную ДНК, клетка из кожной превращалась в предшественницу нервных. Этот факт был подтвержден дважды. Сначала в лаборатории было показано, что полученные таким способом клетки имеют те же гены и ту же форму, что и нормальные нейронные предшественницы. Затем экспериментаторы ввели эти клетки в мозг новорожденной мыши, предварительно лишенной способности производить миелин, и через 10 недель миелин на аксонах у нее появился. Это могло произойти только в том случае, если пересаженные клетки и в самом деле превратились в олигодендритные и начали функционировать точно так же, как нормальные олигодендритные клетки.
Исследования этого типа открывают путь к будущему изучению (прямо в пробирках) реакций нервных клеток разного типа на те или иные новые средства борьбы с заболеваниями нервной системы. И не исключено также, что пересадка «искусственных» нейронов «прямого изготовления» откроет путь к лечению таких заболеваний. В этой связи у специалистов возник новый вопрос — как найти достаточно простой и удобный источник тех взрослых клеток, которые можно будет прямым путем превращать в необходимые для лечения предшественники нервных? И вскоре китайские ученые из Института биомедицины и здоровья Академии наук Китая дали ответ, сообщив, что им удалось превратить в предшественники нейронов клетки почек, выловленные из… мышиной мочи. Полученные ими клетки через четыре недели после введения в мозг мыши приобрели форму и все молекулярные признаки настоящих нейронов. Моча, как известно, выносит из организма много различных клеток, а о простоте ее получения нечего и говорить, так что, если результаты китайских ученых будут подтверждены, проблему «сырья» для прямого метода можно будет считать решенной.
Как тут не вспомнить Ахматову с ее «Когда б вы знали, из какого сора растут стихи, не ведая стыда…» Теперь мы знаем из какого.
Кровь из кожи заказчика
Иногда наука делает сразу семимильный скачок вперед — как, например, с открытием теории относительности или строения ДНК. Но куда чаще она продвигается вперед шажками, каждый из которых кажется небольшим, пока не складывается со всеми остальными в решительное, до неузнаваемости, изменение прежней картины.
Один такой шажок сделан относительно недавно в области искусственного производства человеческой крови. Известно, что запасы крови для переливания нужны медицине непрерывно, особенно военной, полевой медицине, которая зачастую имеет дело с людьми, перенесшими огромные кровопотери. Сегодня вся эта масса крови получается от доноров, и ее порой не хватает, потому что хранить эти запасы дольше 35 дней нельзя, после этого красные кровяные клетки погибают. Особенно остро стоит вопрос о запасах крови нулевой группы (0), которую можно переливать всем пациентам. В силу этой своей универсальности она используется чаще всего, и потому ее запасы всегда «на грани истощения».
Не удивительно поэтому, что поиски способов искусственного производства крови начались с попыток преобразовать кровь разного типа в универсальную. Эти попытки увенчались первым успехом, когда группа исследователей под руководством Хенрика Хаузена из Копенгагенского университета сообщила о том, что ей удалось выделить ферменты, которые превращают кровь групп А, В и АВ в кровь группы 0. Различие между красными кровяными клетками всех этих типов состоит в том, какие молекулы покрывают их поверхность. Клетки типа А покрыты, среди прочего, молекулами определенного сахара, которые играют роль опознавательного флажка («антигена») для иммунных клеток. Будучи введены в организм человека с другой группой крови, они вызывают появление антител против своего антигена. Антитела склеиваются с чужими клетками, что вызывает их отторжение из организма (этот процесс подобен отторжению чужих тканей или органов при пересадке).