Скоро исполнится 60 лет с тех пор, как российский генетик Георгий Лопашов впервые в мире разработал метод переноса ядра в яйцеклетку лягушки. Так началась всемирная история клонирования. Теорию советского ученого перехватили американцы и через два года после опубликования его научной статьи, в 1950 году, претворили ее в жизнь — создали первый клон лягушки.
С тех пор много воды утекло. Современные генетики, похоже, уже переболели клонированием. Точные копии лягушек и овечек Долли их уже не интересуют. Человечество ждет от их опытов реальной пользы для здоровья, и ученые мужи это поняли. Отбросив все ненужное, они направили свои усилия исключительно на поиски методов лечения самых неизлечимых болезней. Стоит ли искать спасение в генах?
“Я пришью тебе новые ножки, и ты вновь побежишь по дорожке!” Этот известный стишок Чуковского про славного доктора Айболита, который каким-то фантастическим способом вылечил безногого зайчишку, уже нельзя назвать сказкой. Современные генетики действительно научились выращивать в специальных питательных средах самые настоящие, ничем не отличающиеся от оригинала “запчасти” организма. И весь этот набор для “ремонта” человека разработали специалисты всего лишь одного столичного института — Института биологии гена РАН.
Корреспонденту “МК” удалось выведать тайны работы ученых.
Седина в голову — клетка из ребра
В лаборатории нейрогенетики и генетического развития ИБГ РАН уже не один год ищут способы лечения так называемых нейродегенеративных болезней. К примеру, болезни Паркинсона. Если у вас в большом количестве отмирают клетки головного мозга — ждите вредного старика в гости. Как правило, Паркинсон нападает на тех, кому за 60, но бывает, что атакует и жертв помоложе. Например, страдает тяжелым недугом актер Майкл Джей Фокс — известный всей ребятне 80-х Мартин Макфлай из “Назад в будущее”. Синдромы — сильное дрожание конечностей, а в тяжелых случаях — и головы.
А теория лечения паркинсонизма проста до безобразия. Просто на место “умерших” нейронов надо подсадить новые стволовые клетки.
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) представляют собой самые универсальные клетки живого организма. Они образуются на ранних этапах развития зародыша и обладают способностью под действием соответствующих внешних сигналов превращаться в клетки любых тканей организма. Для получения ЭСК приходится разрушать жизнеспособные эмбрионы в возрасте нескольких суток от зачатия.
Однако легко это только на бумаге. На практике, приживляя клетки зародыша подопытным крысам, ученые столкнулись с безвыходной на первый взгляд проблемой. Организм пациента ни в какую не принимал чужие клетки за свои. Поэтому генетикам из ИБГ РАН пришлось “обыскивать” самого больного.
— Лишь недавно нам удалось выделить то, что нужно, из ребра пациента, — говорит заведующий лабораторией Леонид Корочкин. — Оказалось, что стволовые клетки есть в костном мозге у каждого человека.
Ценный материал ученые начиняют геном, контролирующим рост нервов, и уже после этого “пирожок с начинкой” отправляют на... культивацию. Для пересадки в головной мозг требуется несколько граммов стволовых клеток, поэтому их некоторое время наращивают в пробирке со специально созданной питательной средой.
Пока наши ученые тренируются только на крысах. А вот у соседей дела идут чуть быстрее. Так, совсем недавно в Харькове были обнародованы результаты пересадки в мозг стволовых клеток с генами роста сразу семи пациентам, страдающим болезнью Паркинсона. Согласно видеозаписи, произведенной до и после операции, у троих пациентов дрожь в конечностях заметно уменьшилась, у двоих — эффект был средним и еще на двоих собственные стволовые клетки и подсаженные гены, кажется, не подействовали вовсе. Конечно, стопроцентной удачей это не назовешь, но ученые рады и таким показателям.
Подрастите мне артерию
А что же мы? Отстали по всем параметрам? Не торопитесь — то, что удалось сделать специалистам другой лаборатории ИБГ РАН, вообще поражает воображение. Генетики создали сосудистую сетку из человеческой ткани... вне живого организма.
Как же удалось ученым сотворить такое чудо?
— В качестве исходного материала мы использовали эмбриональные стволовые клетки, — отвечает заведующий лабораторией молекулярной генетики рака Сергей Киселев. — Из них можно вырастить любую человеческую ткань. Но нам нужны были именно клетки эндотелия, которые формируют сосуды человека. А как их получить?
Ответ подсказал организм. Оказалось, что природа предусмотрела несколько определенных белков, которые, если их добавить к стволовым клеткам, способны делиться так бурно, что получится тот самый эндотелий.
В итоге нужные белки были “подсажены” к исходному материалу, и дело пошло как по маслу. Клетки делились и превращались в настоящий эндотелий! Генетики связывали их между собой специальной коллагеновой основой, наращивая сосуды по нескольку миллиметров в месяц.
— Готовую сетку величиной 2 см мы представили научной общественности в Новосибирске на научной конференции, — говорит Киселев. — И знаете, что больше всего удивило специалистов? Размеры нашего “изделия”.
Если честно, секреты получения сосудистых клеток еще раньше разгадали западные ученые. Однако именно столичным генетикам удалось поставить метод на поток, то есть эффективно получать сразу множество клеток. Как? Увы, даже для “МК” ученый не открыл тайны.
— Выращивание сосудов — наше ноу-хау!
Что ж, похоже, уже недалек тот день, когда, обратившись в больницу, пациенту нужно будет только заказать необходимое количество нового генетического “продукта” для замены старых кровеносных сосудов.
Впрочем, близкое к этому осуществимо уже сейчас. Из костного мозга пациента можно получить клетки, которые стимулируют рост сосудов. Вместе с учеными из Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева лаборатория молекулярной генетики рака уже более двух лет проводит клинические испытания такого метода для лечения ишемии нижних конечностей. Результаты очень обнадеживающие.
На картинках представлена сосудистая сеть пациента до и после применения собственных клеток, стимулирующих рост сосудов.
Нокаут для Дауна
По сути, любая болезнь возникает от неправильной кодировки генов. Достаточно лишь одному из составляющих ДНК человека сбиться с пути, как тут же начинает развиваться какая-нибудь хворь. Болезнь Дауна — не исключение.
— Похоже, мы нашли способ, — говорит Сергей Киселев, — который поможет вылечить этот недуг.
Недавно ученый и его коллеги впервые в России провели операцию под названием “генетическое вышибание”, или, выражаясь спортивным языком, нокаут. Специалисты “вышибли” у целой линии мышей ген, отвечающий за нормальное функционирование нервной системы.
— Не переживайте, ни одна из мышей от нокаута не пострадала, — успокоил меня Киселев. — Ген был удален в выделенных стволовых клетках мыши, то есть вне организма животного.
Правда, после этого клетку с удаленным геном все же подсадили здоровой самке в бластоцисту (ранняя стадия развития эмбриона). Вот “повезло”-то мышиной мамаше! Вскоре она родила настоящего мутанта. Ученые стали скрещивать химерное существо с соплеменниками до тех пор, пока не получили целую линию мышей, у которых отсутствовал один и тот же ген.
— Теперь нужно время, чтобы мы дождались таких изменений в поведении животных, которые свойственны “даунам”, — поясняет Киселев. — Ожидается, что у животных сначала изменится нервная система, а года через два, начнут активно развиваться опухолевые процессы.
Если это произойдет, ученые смогут легко отыскать ген, без которого возникает болезнь Дауна и у человека. Ведь наша ДНК и ДНК мыши очень схожи. В будущем же недуг можно будет победить путем обратной нокауту операции — генетической вставки.
Кстати
Гомосексуализм — тоже одно из проявлений генной ломки, мутации, наподобие болезни Дауна. По словам ученых, ген гомосексуализма есть в каждом живом существе. А впервые он был открыт еще в 60-х годах прошлого века у... мух-дрозофил. Первооткрыватели, американские генетики, присвоили ему название — HMS1. Ученые заметили, что самцы дрозофил неестественно “ухаживают” за особями своего пола и по-своему поют (или жужжат) любовные песни. Генетики отобрали странных мушек и “насильственным” методом все же скрестили сразу с несколькими женскими особями. Потом оставалось только изучить поведение потомства и выделить у “голубых” отпрысков и их папочек одинаковые гены. По той же схеме гомосексуализм передается из поколения в поколение и у Ноmo Sapiens. Так что, зная механизм, ученые скоро научатся лечить и эту болезнь.
Итак, что бы ни случилось, в будущем генетики смогут поменять человеку любую вышедшую из строя “деталь” организма или подправить “сошедшие с ума” гены. А вдруг кому-нибудь из ученых придет в голову безумная идея вырастить искусственным путем целого человека? По словам Корочкина, проесс синтеза на матрице ДНК у каждого организма настолько сложен, что разобраться в нем может только наш неведомый Создатель. А генетики могут лишь немного модернизировать его творения.
Стволовые клетки научились добывать из спермы
Группа немецких микробиологов научилась выращивать эмбриональные стволовые клетки из взрослых клеток мужских половых желез мышей. Это дает надежду на то, что в будущем врачи перестанут использовать для получения стволовых клеток живые эмбрионы.
Первоначально ученые планировали просто провести исследование клеток половых желез. Однако, поместив их в среду, содержащую питательные вещества и факторы роста, ученые неожиданно обнаружили, что некоторые клетки стали превращаться в эмбриональные стволовые.
Биологи готовятся повторить эксперименты на человеческом материале. Но прежде им придется разработать четкую шкалу отличий стволовых клеток из спермы от их аналогов, полученных из эмбрионов.
Генетик посягнул на роль создателя
Произвести на свет первую искусственную форму жизни — микроба, синтезированного с начала и до конца, — взялся ученый из Ванкувера (Канада). Его работа — из области синтетической биологии. Она опирается на достижения компьютерной технологии, позволяющей производить сборку нуклеотидов — структурных элементов, из которых строится ДНК.
Для начала планируется создать простую бактерию Mycoplasma genitalium, обычного жителя репродуктивной системы человека. Ученый надеется определить минимальное количество генов, необходимых для того, чтобы вдохнуть жизнь в организм. Эта одноклеточная бактерия имеет только одну хромосому с 517 генами. Но, возможно, рукотворная “модель” сможет жить с 250—400 генами, каждый из которых исследователи создадут сами.
