Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей

Панчин Александр

Еще одно направление, в котором ведутся исследования по продлению жизни, — использование стволовых клеток. Наличие функциональных делящихся стволовых клеток является необходимым условием для обновления старых клеток организма, выходящих из строя. Логично предположить, что старение стволовых клеток может быть одной из причин старения организма в целом. В 2011 году в журнале Nature вышла статья, в которой было показано, что пересадка стволовых клеток старым мышам от молодых особей замедляет старение и продлевает жизнь первых на 16 % [489] . Пересадка стволовых клеток от старых мышей аналогичного эффекта не давала.

489

Shen J. et al.: Transplantation of mesenchymal stem cells from young donors delays aging in mice. Sci Rep 2011, 1:67.

В 2014 году вышла статья, авторы которой хирургически объединяли кровеносные системы молодых и пожилых мышей. Было показано, что это приводит к частичной отмене изменений в мозге, связанных со старением [490] .

Это еще один аргумент в пользу предположения, что старение организма связано со старением его стволовых клеток. Так что, возможно, вампиры близко подобрались к секрету долголетия — только молодую кровь нужно не пить, а вводить внутривенно (не пытайтесь это делать самостоятельно!).

490

Villeda S.A. et al.: Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nat Med 2014, 20(6):659–63.

Откуда взять молодые стволовые клетки? Наиболее универсальными и молодыми являются эмбриональные стволовые клетки. Используя их, китайские ученые в 2006 году смогли ускорить регенерацию поврежденного спинного мозга крысы. Стволовые клетки, помещенные в нервную систему грызунов, превращались в глиальные клетки, снабжающие нейроны питательными веществами или изолирующие их отростки (для лучшего проведения сигналов) [491] . До этого превращение эмбриональных стволовых клеток в различные клетки мозга было предложено как метод лечения различных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона [492] . Это новое направление терапии находится сейчас на стадии клинических испытаний [493] .

491

Liang P. et al.: Human neural stem cells promote corticospinal axons regeneration and synapse reformation in injured spinal cord of rats. Chin Med J (Engl) 2006, 119(16):1331–8.

492

Barberi T. et al.: Neural subtype specification of fertilization and nuclear transfer embryonic stem cells and application in parkinsonian mice. Nat Biotechnol 2003, 21(10):1200–7.

493

Petit G.H. et al.: The future of cell therapies and brain repair: Parkinson’s disease leads the way. Neuropathol Appl Neurobiol 2014, 40(1):60–70.

В том же 2006 году ученые из Калифорнии опубликовали в журнале Nature Biotechnology статью о том, что им удалось видоизменить эмбриональные клетки человека и заставить их производить инсулин и другие гормоны [494] . Надежда была на то, что такие клетки можно будет пересадить больным диабетом первого типа (у которых нарушено производство инсулина) и вылечить их. Несмотря на определенный прогресс в этой терапевтической области, надежный и безопасный подход к лечению данного заболевания остается делом будущего [495] .

494

D’Amour K.A. et al.: Production of pancreatic hormoneexpressing endocrine cells from human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 2006, 24(11):1392–401.

495

Johannesson B. et al.: Toward beta cell replacement for diabetes. EMBO J 2015, 34(7):841–55.

Развитие подобных клеточных технологий сталкивается с рядом этических ограничений по использованию стволовых клеток эмбрионов. Еще одна проблема связана с тем, что стволовые клетки, которые мы пересаживаем, не должны вызывать иммунного ответа. В качестве решения предложены подходы терапевтического клонирования. Как и при обычном клонировании, ядро клетки человека помещается в яйцеклетку без ядра. Полученная клетка делится в пробирке и служит источником эмбриональных стволовых клеток.

Наряду с терапевтическим клонированием в последнее время развиваются и другие методы получения эмбриональных стволовых клеток. К ним относятся разработки, связанные с «репрограммированием» клеток. В 2006 году в журнале Cell вышла статья японских ученых Казутоси Такахаси и Синья Яманаки, которая с тех пор успела набрать более двенадцати тысяч цитирований. Исследователи показали, что можно превратить обычную клетку соединительной ткани в стволовую [496] с помощью генной терапии. Достаточно ввести в клетки четыре гена, которые, по-видимому, в клетках соединительной ткани выключены. Переносимые стволовые клетки можно также улучшать с помощью генной инженерии (например, устранять в них какие-то наследственные дефекты).

496

Takahashi K., Yamanaka S.: Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006, 126(4):663–76.

Еще один способ получить пригодные для трансплантации стволовые клетки — брать у развивающегося зародыша эмбриональную клетку «про запас». Это не поможет тем, кто уже родился, но может помочь следующим поколениям. Когда ребенок родится, у него будет культура собственных эмбриональных клеток, которые в более позднем возрасте можно будет при необходимости использовать в терапевтических целях.

Некоторые стволовые клетки можно получать

из пуповинной крови. Это тоже не столько поможет взрослым, сколько новорожденным детям в их последующей жизни [497] . Здесь нужно сделать ряд оговорок. Кроветворные клетки из пуповинной крови отличаются от эмбриональных стволовых: из них получается лишь ограниченный набор типов клеток. Показана возможность использования таких клеток при лечении некоторых заболеваний (лейкемия, лимфома, ряд наследственных болезней — помните, мы обсуждали генную терапию с использованием клеток пациента?). Определенные успехи достигнуты и в исследованиях по лечению других заболеваний (например, диабета первого типа [498] и некоторых аутоиммунных заболеваний, в том числе любимой доктором Хаусом красной волчанки [499] , повреждений спинного мозга [500] и не только).

497

Zhong X.Y. et al.: Umbilical cord blood stem cells: what to expect. Ann NY Acad Sci 2010, 1205:17–22.

498

Xiao N. et al.: Co-transplantation of mesenchymal stromal cells and cord blood cells in treatment of diabetes. Cytotherapy 2013, 15(11):1374–84.

499

Wang D. et al.: Allogeneic mesenchymal stem cell transplantation in severe and refractory systemic lupus erythematosus: 4 years of experience. Cell Transplant 2013, 22(12):2267–77.

500

Liu J. et al.: Clinical analysis of the treatment of spinal cord injury with umbilical cord mesenchymal stem cells. Cytotherapy 2013, 15(2):185–91.

Существуют банки пуповинной крови, предлагающие сохранить стволовые клетки пуповины, но, учитывая высокую стоимость услуги, это не всегда выгодное предложение. Вероятность, что клетки помогут вылечить ребенка или продлить ему жизнь, имеется, но она довольно призрачная. Кроме того, можно ожидать, что со временем (пока ребенок повзрослеет) появятся другие способы получения стволовых клеток. Практический совет такой: если стоимость данной услуги не вызывает вопросов «стоит ли делать» — делайте, может пригодиться. Если же возникает ощущение, что это дорого, — лучше потратить деньги на что-то более полезное. Есть масса лекарств и медицинских процедур, которые скорее пригодятся и тоже потребуют финансовых вложений.

Стволовые клетки, как я уже упоминал, могут быть использованы для создания целых органов, в том числе и с применением 3D печати. Это замечательная технология, про которую я не пишу подробно лишь по той причине, что мне сложно передать в должной мере ее значимость. Мы берем клетки и печатаем из них орган! Что к этому еще добавить? Но наиболее фантастичная форма терапевтического клонирования — выращивание тела, лишенного центральной нервной системы, для последующей пересадки в него мозга стареющего человека.

Хотя опытов по пересадке мозга человека или выращивания безголовых человеческих тел на ближайшее время не запланировано, некоторые ученые рассматривают возможность в скором времени научиться пересаживать человеческую голову на тело донора (мозг которого погиб в результате травмы или какого-то заболевания) [501] . В каком-то смысле это правильнее называть «пересадкой тела на свежую голову».

Попытки отделить голову от тела с сохранением работы мозга начались еще в начале прошлого века. В 1928 году советский ученый Сергей Брюхоненко, разработавший аппарат искусственного кровообращения, смог в течение нескольких часов сохранять отрезанную голову собаки в сознательном состоянии на системе искусственного жизнеобеспечения. В 1954 году советский трансплантолог Владимир Демихов пришил голову щенка к спине взрослой собаки, получив двухголового пса. В 1973 году американский нейрохирург Роберт Уайт в течение двух суток сохранял живым изолированный мозг обезьяны, а в 1979 году сумел перенести голову одной обезьяны на тело другой. Пересаженная голова не могла управлять новым телом, но иннервация мышц головы сохранилась. Обезьяна даже укусила ученого. Восстановление иннервации тела — одна из самых существенных проблем такой операции, но не единственная. Давайте рассмотрим, с какими препятствиями столкнется на своем пути врач, желающий осуществить такую операцию на человеке, и можно ли их преодолеть.

501

Canavero S.: The «Gemini» spinal cord fusion protocol: Reloaded. Surg Neurol Int 2015, 6:18.

Начнем с простого: при пересадке любых органов есть риск отторжения со стороны иммунной системы. Используя генетические тесты, можно подобрать донора таким образом, чтобы минимизировать этот риск. Кроме того, существуют препараты, подавляющие действие иммунной системы и увеличивающие вероятность успешной трансплантации. Известна масса примеров успешных пересадок сердца, печени, руки, челюсти и даже лица. Таким образом, проблема отторжения легко преодолевается.

Не погибнет ли во время операции мозг? Клетки мозга чувствительны к нехватке кислорода. Через пять — десять минут после остановки кровотока мозгу грозят необратимые повреждения или смерть. По-видимому, эту проблему тоже можно обойти: опыты на собаках показали, что, если мозг охладить примерно до десяти градусов, его клетки могут прожить около полутора часов без серьезных последствий [502] .

502

Behringer W. et al.: Survival without brain damage after clinical death of 60–120 mins in dogs using suspended animation by profound hypothermia. Crit Care Med 2003, 31(5):1523–31.