Рукотворные модели болезней помогут создать новые лекарства

Вспышка эпидемии гриппа 1918 года («испанки») была вызвана неготовностью иммунной системы людей. Госпиталь Уолтера Рида в Вашингтоне. Фото 1918 года

На сегодня есть два способа получить стволовые клетки – классический метод переноса клеточных ядер в цитоплазму яйцеклетки, с помощью которого когда-то получили овечку Долли, и новомодный – с получением так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (IPS). Оба доказали свою эффективность. Но одновременно им присущи и недостатки. Первый неприменим для человека, поскольку клонирование людей запрещено. Второй дает не совсем эмбриональные стволовые клетки. В 2013 году вроде бы удалось обойти запрет, когда стволовые клетки получили из кожи плода и новорожденного, о чем сообщил журнал Cell Stem Cell. И вот новая статья, на этот раз полученная редакцией журнала Nature из Колумбийского университета в Нью-Йорке.

Суть ее следующая. Ученые на этот раз взяли клетки кожи мужчины среднего возраста и 75-летнего. В свое время Дж. Гердон, в начале 1960-х получивший первые клоны лягушек, полагал, что цитоплазма яйцеклетки обладает способностью к репрограммированию перенесенного в нее ядра. Доказать это долгие годы не удавалось по причине того, что оплодотворенная яйцеклетка очень быстро делится. В Нью-Йорке для замедления процесса деления, что способствует репрограммированию, добавляли… кофеин. А для стимулирования клеточной кинетики использовали электрические импульсы.

Для доказательства реальности репрограммирования клеточных ядер взрослого организма ученые взяли кожу женщины, страдающей диабетом 1-го типа (инсулинозависимым). В итоге экспериментаторы получили бета-клетки поджелудочной железы, синтезирующие инсулин! Это лишний раз доказывает правильность того, что диабет 1-го типа возникает в результате аутоиммунной атаки Т-лимфоцитов на собственные бета-клетки. То есть гены синтеза гормона остаются при этом функциональными.

Достижение специалистов Колумбийского университета, где некогда работал Томас Морган, выпустивший 98 лет назад книгу «Хромосомная наследственность», открывает широкие перспективы практического использования стволовых клеток в исследованиях. Вот только один пример.

Профилактика инфлюэнцы: полицейские Сиэтла в защитных масках. Фото 1918 года

Через два года после выхода в свет книги Моргана в США и Европе разразилась страшная эпидемия гриппа-инфлюэнцы. Михаил Воробей из университета Аризоны в  Туксоне вместе с коллегами из Эдинбургского университета и Национального института здоровья США показали, что вспышка 1918 года была вызвана неготовностью иммунной системы людей. Дело в том, что в предыдущие годы они подвергались атакам вируса гриппа H3N8, а в 1918-м им пришлось столкнуться с совершенно новым вариантом – H1N1. Атаки вирусов случались с периодичностью 10 лет, поэтому пик смертности от инфлюэнцы пришелся на людей 28 лет, с двумя меньшими пиками – в 18 и 38 лет.

Пока все результаты получены на основе старых образцов тканей погибших людей, в частности 68 американских солдат. Но для разработки новых противогриппозных лекарств хотелось знать, как разные вирусы атакуют клетки воздухоносных путей и легких человека. Культуры этих клеток можно получить из стволовых клеток.

Нейробиологи полагают, что мутации в гене белка гентинтина ведут к развитию болезни Гентингтона, в первую очередь поражающей нервные клетки двигательной коры и подкорковых структур. Нервные стволовые клетки помогли бы решить проблемы нейродегенеративных заболеваний и поиска лекарств для их лечения.

Репрограммирование означает «переосмысление» картины метилирования ДНК, то есть присоединения к ее цепи метильной группы –СН3. Эта своеобразная «изоляционная лента» способствует выключению активности генов. Австралийские ученые из университета Брисбена с коллегами из Гарварда и Калифорнийского университета в  Ирвине показали, что накопление страха у людей по ходу жизни коррелирует с увеличением метилирования в коре, обусловливая тем самым поведенческую адаптацию.

Метилируются не только цепи ДНК, но и белки гистоны, на которые они «наматываются». Обратный процесс, сопровождаемый фосфорилированием – присоединением энергоемких фосфатных групп, – происходит при раковой трансформации. Известно, что опухоли возникают из немногих стволовых клеток, активность генов которых теперь научились «раскрашивать». Метод двойного окрашивания позволил исследователям Эдинбургского университета предложить в журнале Nature доступный и недорогой способ проверки средств-кандидатов для лечения рака.

Ученые справедливо указывают на то, что сегодня поиск очень дорог и малоэффективен, что связано с высоким риском побочных труднопрогнозируемых осложнений и эффектов (поэтому столь дорого лечение рака). Культуры же стволовых клеток позволят удешевить, обезопасить и ускорить поиск новых лекарств  не только против раковых, но и иных заболеваний.