Открытие, что лимит Хейфлика в некоторых случаях всё-таки не работает, оказалось очень важным. Из этих бессмертных эмбриональных стволовых клеток образуются все другие виды клеток человеческого тела. Оказалось, что стволовые клетки есть у эмбриона, но не только, у взрослого человека они тоже имеются – в значительно меньшем количестве. Когда ребёнок рождается, они находятся в пуповинной крови. Сейчас при родах можно заморозить пуповинную кровь и за дополнительную плату сохранять её в криобанке, а потом в случае надобности взять оттуда свои собственные стволовые клетки и использовать их для терапии. Но эта технология появилась сравнительно недавно, поэтому далеко не все имеют такой резерв. Однако стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в любые клетки нашего тела, есть в жировой ткани, костной ткани и в трёх местах мозга – гиппокампе, в оболочке желудочков мозга и в том отделе, который, как это ни удивительно, связан с обонянием. Всего у человека более двухсот видов различных клеток, отличающихся размерами, формой, выполняемыми функциями. А стволовая клетка – это не клетка мышцы, печени или крови, это просто клетка, которая может дифференцироваться в любую клетку тела, и в этом её особенность.
Фото: Azmistowski17 / WikipediaМожно разгладить морщины
Как сейчас стало известно, стволовые клетки на разных этапах эмбриогенеза отличаются. Так называемые тотипотентные – это клетки эмбриона на самых ранних стадиях развития, они могут дифференцироваться в любые клетки тела. Другой вид – плюрипотентные клетки, но они могут дифференцироваться во все виды клеток, кроме клеток плаценты и желточного мешка. А на более поздних стадиях эмбриогенеза остаются мультипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в клетки разных тканей, но в пределах одного зародышевого листка.
Эмбрион человека состоит из трёх зародышевых листков: наружный – это эктодерма, внутренний – энтодерма и средний – мезодерма. Из эктодермы образуются покровная и нервная системы, из эндодермы – кишечник, печень, поджелудочная железа, дыхательная система и т.д., а из мезодермы – скелет, мышцы, кровь, сердце, половая система.
После открытия стволовых клеток с их уникальными способностями появилась целая область медицины – стволовая медицина. Она дала возможность путём введения человеку своих или донорских стволовых клеток лечить то, о чём раньше не смели и мечтать. В нашем законодательстве в области здравоохранения с 2010 года есть разрешение на лечение собственными стволовыми клетками. Но поскольку собственные стволовые клетки есть не у всех, год спустя было дано разрешение на лечение и донорскими стволовыми клетками.
Список того, что стали лечить, впечатляет. Например, возрастные изменения кожи: старение, потеря эластичности, появление морщин. Публичные люди, артисты, ну и вообще состоятельные дамы, конечно, этим пользуются. Вот почему они так хорошо выглядят в семьдесят лет – как в тридцать. Стволовыми клетками лечат трофические язвы, ужасные последствия ожогов, диабетическую стопу, инсульты, инфаркты, облысение, импотенцию, псориаз, аутоиммунные заболевания, тяжёлые травмы спинного мозга с потерей подвижности... Некоторые болезни – такие как синдром Альцгеймера, ДЦП, рассеянный склероз, паркинсонизм – сейчас не поддаются излечению, можно лишь немножко притормозить развитие болезни. И этот скорбный перечень можно продолжить: известно более пятидесяти трудноизлечимых или совсем неизлечимых заболеваний, при которых с помощью медицины стволовых клеток можно значительно улучшить качество жизни, облегчить состояние больного.
Кроме того, стволовые клетки планируют использовать с целью выращивания органов для трансплантации. Это тоже очень большая проблема, потому что донорских органов не хватает, и не всякий орган можно создать искусственно. Например, пока не удалось создать искусственное сердце. Это дело весьма отдалённого будущего. А вот работы по выращиванию органов для трансплантации из стволовых клеток уже идут. И, конечно, стволовые клетки используют для косметологии, омоложения, устранения седины, коррекции морщин. Такие «уколы молодости» начали делать ещё в 80-е годы.
Однако нельзя не сказать о серьёзной проблеме лечения донорскими стволовыми клетками. Оказалось, что в силу своей невероятной пластичности стволовая клетка, которая способна превращаться то в клетку печени, то в нейроны мозга, может вызвать в ткани, в которую она подсажена, что-то вроде иммунного конфликта, как бывает в случае неправильного переливания чужой крови. Пересаженные стволовые клетки подвергаются атаке иммунной системой организма, который, воспринимая их как нечто чужеродное, защищается. Финал этой межклеточной иммунной битвы печален – стволовые клетки перерождаются в раковые. Получается, что мы хотели разгладить морщины на лице, а получили скоротечный рак с метастазами во все органы. Не хочется называть фамилии целого ряда наших красавиц-актрис, которые умерли от рака после прохождения курса омоложения с помощью стволовых клеток. Эта методика, видимо, требует дополнительных исследований и очень осторожного применения.
Лицензия на клонирование
Один из ведущих учёных в области стволовой медицины – совершенно уникальная личность, наш бывший соотечественник Шухрат Миталипов. Он родился в Казахстане в очень-очень простой уйгурской семье, в Москве окончил Тимирязевскую академию и защитил кандидатскую диссертацию, в середине 1990-х эмигрировал в США, где сейчас успешно работает, являясь профессором Орегонского исследовательского центра. Он первый учёный в США, которому комитет по клиническим испытаниям выдал лицензию на эксперименты с человеческими эмбрионами. Это, конечно, говорит о его безупречной этической репутации в этой сложной научной сфере. В 2013 году Шухрат Миталипов вошёл в список десяти учёных, изменивших мир к лучшему. Поскольку репродуктивное клонирование человека во всём мире запрещено, он занимается клонированием терапевтическим, т. е. клонированием эмбриона человека до четырнадцатого дня.
Шухрат Миталипов. Фото: kaznu.kzОн первый получил клонированный эмбрион человека, который успешно развился до шестого дня и имел размер около 120 клеток. Далее Миталипову удалось выделить из него живые стволовые клетки и заставить их дифференцироваться в три вида клеток: нейроны, клетки сердечной мышцы и клетки печени.
В своих многочисленных интервью после получения этого выдающегося результата на вопрос: «Если начали клонировать человеческие эмбрионы, то не получится ли, что мы перейдём постепенно и к репродуктивному клонированию», – Шухрат Миталипов всегда твёрдо отвечал, что репродуктивным клонированием он заниматься не собирается, поскольку это запрещено законом, и что его цель – терапевтическое клонирование для получения эмбриональных стволовых клеток, которые дают большие возможности для стволовой медицины.
Сейчас разрешено медицинское использование эмбриональных стволовых клеток, полученных из эмбрионов, которые остались невостребованными после ЭКО (экстракорпорального оплодотворения). Ведь при экстракорпоральном оплодотворении делают гиперовуляцию гормонами, чтобы созрела не одна, как в естественном цикле женщины, а сразу много яйцеклеток. Их изымают из яичников и оплодотворяют «в пробирке». Но подсаживают женщине теперь не все полученные эмбрионы, как это было раньше, а только два из них. То есть технологию отладили, успешность переноса и имплантации эмбрионов стала выше, поэтому остальные неиспользованные эмбрионы замораживают в жидком азоте. Если что-то пошло не так, то потом можно взять эмбрионы из азота, разморозить и опять осуществить перенос. Или использовать их, если женщина захочет второй раз родить. Эмбрионы хранятся в жидком азоте 5 лет.
Но немало эмбрионов, полученных для ЭКО, остаётся неиспользованными. Их и разрешено брать для получения стволовых клеток. Теперь благодаря работам Миталипова можно будет использовать эмбриональные стволовые клетки, полученные при терапевтическом клонировании.
Японский след
В 2012 году была присуждена Нобелевская премия японскому учёному Шинья Яманака из Киото. Когда я прочитала, за какое открытие ему дали столь высокую награду, то вначале подумала, что неправильно перевела с английского, и прочитала ещё пару раз. Оказалось, что я поняла всё правильно: «За открытие факта, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы обратно в плюрипотентные стволовые клетки». Это означает, что можно взять обычную соматическую зрелую клетку человека, например, клетку кожи, и с помощью технологии, которую придумал Яманака, снова сделать ее стволовой. Он выявил четыре гена, изменив работу которых, можно заставить соматическую клетку пройти ряд делений, чтобы опять стать стволовой, вернувшись в своё исходное состояние.
Шинья Яманака. Фото: National Institutes of Health / Wikipedia– То есть любую клетку можно вернуть в исходное состояние стволовой, а потом подсаживать её в те или иные ткани организма, превращая в нужную клетку – мозга, кожи, сердца?
– Любую соматическую клетку можно сделать стволовой, заставив работать эти четыре гена, которые нашёл Яманака и работу которых он перепрограммировал.
– А потом её можно подсаживать в ткани человеческого тела?
– Да! И это, конечно, фундаментальное открытие. Он получил эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки просто из фибробластов – клеток соединительной ткани. Во-первых, он впервые продемонстрировал, что дифференцированная клетка снова может вернуться в своё «детство» и стать плюрипотентной. А во-вторых, разработал новый метод получения стволовых клеток: просто брать у человека его собственные клетки, перепрограммировать их и использовать для лечения. Свои результаты Яманака опубликовал в 2006 году, а в 2007-м, за пять лет до награждения его нобелевкой, учёные стали использовать его методику и создавать стволовые клетки человека из соматических. Именно этой методикой и воспользовался Джейкоб Ханна из Израиля, давший повод для нашего разговора.
Такие наивные клетки
В чём суть исследования группы под руководством Джейкоба Ханны. Они начали с мышей, взяли у них стволовые клетки, но не стали дифференцировать их в клетки печени или сердца, а решили получить эмбрион. И стволовые клетки послушно выполнили это задание. Так у них появился эмбриончик мыши на самой ранней стадии развития, но уже с зачаточным мозгом и бьющимся сердцем. То есть эти стволовые клетки, если должным образом направить их дифференцировку, оказались способны к такой «самосборке». Ханна назвал их «синтетическими эмбрионоподобными структурами». Они похожи по своей морфологии на обычные эмбрионы, но он говорит, что они не подходят для имплантации в матку и прохождения всех этапов эмбриогенеза вплоть до рождения мышат. Почему-то они не годятся. И всё же полученные на мышах результаты они решили попробовать на человеческих клетках. На это исследование ушло десять лет. Ханна использовал клетки кожи взрослого человека и клетки-потомки стволовых клеток человека, которые годами культивировали в его лаборатории, и они отлично размножались. Из этих предшественников были получены плюрипотентные стволовые клетки. Затем использовали разработанный ими метод перепрограммирования плюрипотентных клеток, чтобы вернуть их в ещё более раннее состояние, известное как «наивное», в котором они способны дифференцироваться в любой тип клеток. А затем «заставили» клетки сформировать структуру, напоминающую эмбрион, и этот эмбрион у них дожил до 14-го дня. Ноу-хау лаборатории Ханна в том и состоит, что они впервые смогли перепрограммировать плюрипотентные стволовые клетки, вернув их в это «наивное» состояние. Но они решили получать не просто отдельные клетки, а эмбрион, что им и удалось.
Джейкоб Ханна. Фото: Ras0 / WikipediaОднако Ханна говорит, что это всё-таки не настоящий эмбрион, а его модель, потому что он получен не из половых клеток. Ведь даже при клонировании берётся яйцеклетка, потом удаляется её ядро, а далее в эту денуклеированную яйцеклетку переносят диплоидное ядро любой другой соматической клетки с полным набором хромосом. А Ханна вообще не использовал ни яйцеклетки, ни сперматозоиды, а брал обычные клетки кожи, из них получил стволовые клетки, которые удалось направить в сторону эмбриогенеза и пройти его начальный этап. Полученный эмбрион развился до 7-го дня – этапа, когда он в естественных условиях достигает матки и имплантируется в её стенку. Потом «клетки начинают правильно дифференцироваться, мигрировать и сортироваться в правильную структуру, и самое далёкое, чего мы смогли достичь, это 14-й день развития человеческого эмбриона», – сказал Ханна.
По его мнению, эти исследования чрезвычайно важны для понимания самых ранних этапов эмбрионального развития, потому что именно в первые недели после оплодотворения могут происходить какие-то нарушения развития, которые многим людям не позволяют иметь детей. Ханна назвал эти малоизученные дни эмбриогенеза периодом «драматических изменений». Кроме того, работа с такими эмбрионами поможет выявлять причины патогенеза – врождённых дефектов, которые закладываются на ранних стадиях. Помимо этого, данная технология позволит выращивать органы для трансплантации, а ещё для тех экспериментов, где нельзя обойтись без живых эмбрионов, чтобы проверить, например, влияние лекарств или вакцин на развитие плода. Эти исследования нельзя заменить никакими моделями – нужны эмбрионы. Ханна считает, что такие искусственно созданные эмбрионы вполне подходят для этих целей. Также их можно использовать в тех исследованиях, которые обычно проводят на эмбрионах животных и потом экстраполируют на человека. Это позволит решить проблемы, связанные с использованием лабораторных животных, которые поднимают зоозащитники. Не секрет, что иногда эксперименты на животных довольно жестокие, причиняющие им страдания или ведущие к гибели, что тоже ставит определённые этические проблемы.
Граница 14-го дня
– Модель это или не модель – для внешнего взора это выглядит так, будто человек может быть получен каким-то биохимическим путём, и непонятно, почему это пока не удаётся.
Месячный эмбрион человека. Фото: Ed Uthman, MD / Wikipedia– Полученный эмбрион – такой же, его не отличишь от нативного, настоящего эмбриона на этой же стадии развития. Они остановили эксперимент на 14-й день, потому что существует международное правило 14-го дня – неважно, это терапевтическое клонирование или просто какие-то эксперименты на эмбрионах человека, оставшихся от ЭКО. Этот порог 14-го дня определён не произвольно. Именно на 14-й день эмбриогенеза происходит закладка так называемой первичной полоски: из однослойного шарика (бластоцисты), состоящего из одинаковых стволовых клеток, эмбрион превращается в гаструлу – двухслойный, а потом – в трёхслойный зародыш, состоящий, как упоминалось выше, из трёх зародышевых листов – эктодермы, энтодермы и мезодермы. С этого момента и начинается дифференцировка клеток (именно поэтому до 14-го дня могут возникать однояйцевые близнецы, а после – только сиамские, у которых часть органов общая). Из первичной полоски начинает образовываться комплекс осевых органов – три основные трубки: нервная, кишечная и хорда, из которой разовьётся позвоночник. На переднем конце нервной трубки будет образовываться головной мозг, а сама она является зачатком будущего спинного мозга. Это считается ключевым этапом, до которого можно работать с эмбрионами – расчленять их на стволовые клетки, ставить опыты, а на подобные работы после 14-го дня наложен запрет. Эта граница впервые была установлена в 1979 году в США, в 1984 году – в Великобритании, а потом к правилу присоединились и другие страны мира. Но за прошедшие 40 лет много нового узнали об эмбриогенезе, и эмбриологи подняли вопрос о том, что надо отодвинуть границу 14-го дня хотя бы ещё на неделю, чтобы лучше понимать, что происходит далее. В 2021 году было принято решение, что правило 14-го дня отдаётся на усмотрение национальных биоэтических комитетов, и отодвигать этот рубеж разрешено под конкретную научную задачу.
– 14-й день связан с появлением хорды, со спинным мозгом, началом нервной деятельности, каким-то зачатком ума и души – это главный критерий, по которому определили границу клонирования?
– Считается, раз появились зачатки будущей нервной системы, то мы уже не можем вторгаться в развитие эмбриона, экспериментировать на нём. Это приводит нас к дискуссии о том, когда начинается жизнь человека, когда она одухотворяется, до какого предела вообще возможно вторгаться в эту тайну – появление человека на свет. Национальный институт здоровья США ещё в 1994 году учредил комиссию, занимавшуюся проблемой статуса человеческого эмбриона. Поскольку научные эксперименты на эмбрионах идут, надо понимать, кого мы всё-таки считаем человеком, с какого момента. Тогда были проведены широкомасштабные слушания, где выработали, я бы сказала, компромиссный подход. Было решено, что эмбрион – это ещё не личность, но будучи формой человеческой жизни, он всё-таки обладает моральной ценностью и имеет промежуточный статус. Чтобы признать человека личностью, надо, чтобы он обладал тремя свойствами, связанными с деятельностью мозга: сознание, мышление и способность ощущать (например, боль). Но эмбрион на 14-й неделе всем этим ещё не обладает. В соответствии с эмбриологическими данными, эти три ключевые способности человека развиваются на более поздних стадиях. Когда закладывается первичная полоска, там ещё нет нервных клеток, нейронов. Первые сердцебиения у эмбриона появляются на 5-й неделе, ощущение боли сформируется гораздо позже, примерно на 24-й неделе. Поэтому был сделан вывод, что человеческая личность во всей полноте формируется позже, но её базовые особенности закладываются, когда отделяется группа клеток, из которых потом образуется нервная трубка и впоследствии разовьётся головной и спинной мозг.
Сбудутся ли сценарии Булгакова и Хаксли?
– Вспоминаются слова Николая Бердяева «личность – это боль». Но три упомянутых вами свойства личности он, думаю, скорее отнёс бы к свойствам человеческого индивидуума. Личность более связана со свободой, творчеством, поиском истины.
Но представим, что вскоре вырастят без половых клеток до какого-то сознательного возраста эмбрион, у которого вообще нет отца и матери. Предположим, Бог вложит в него ум, душу и дух – Богу Небесному, говорят, всё возможно. Возникают вопросы к земному человеку, которые некому задать. Кто его будет с детства любить? Кто в ответе за его развитие, воспитание, судьбу? Учёные? Какой-то государственный комитет? Доктора из булгаковского «Собачьего сердца» решили родить Шарикова обратно, вернуть его из человеческого состояния в прежнее – собачье.
– Да, булгаковский пример впечатляет. Но мне больше вспоминается замечательная антиутопия Олдоса Хаксли «О дивный новый мир» («Brave New World»), написанная в 1932 году. Там, в Лондоне далёкого 2540 года, человеческие существа выращиваются в специальных инкубаторах на заводах. Они ещё до рождения делятся на касты, которые будут отличаться по физическим и умственным способностям. Эмбрионам низших каст добавляют в питательную среду... этиловый спирт, угнетающий их умственное развитие, которое им и не понадобится, т.к. их готовят к тяжёлому физическому труду. Воспитанием родившихся детей занимается «прогрессирующее государство», а не родители, которых у них нет. Да и вообще институт брака, родительства в этом государстве отсутствует, а слова «мать» и «отец» считаются грубыми ругательствами. Кстати, уже после Второй мировой войны, в 1958 году, Хаксли опубликовал нехудожественное продолжение – «Возвращение в дивный новый мир», где с тревогой писал, что наша цивилизация движется к этому «дивному новому миру» даже стремительнее, чем он предполагал. Многие сегодняшние открытия – будто иллюстрация его слов. Если пофантазировать о данной технологии, когда смогли из кожи вырастить клетки до 14-го дня, задаёшься вопросом: почему бы не постараться и не вырастить до 280-го дня – полного цикла беременности. Я думаю, это как с клонированием: когда вся эта история началась, во всём мире был наложен запрет на репродуктивное клонирование человека, и учёные всего мира ему следуют до сих пор. Правда, есть одна маргинальная группа, секта раэлитов, которая заявила, что они в 2002 году успешно клонировали первого ребёнка, девочку, которую назвали Евой, через несколько месяцев за ней последовал мальчик, получивший имя Адам, и далее, по их заявлениям, ещё родилось порядка десяти детей-клонов. Однако никаких биологических материалов для доказательства успешного клонирования они не представили, поэтому научное сообщество не признало эти случаи достоверными. Человека по-прежнему клонируют лишь до 14-го дня, как позволяет международное законодательство. Я думаю, на эту новую технологию получения эмбрионов из соматических клеток тоже должен распространяться аналогичный законодательный запрет: если и создавать такие «модели эмбрионов» для научных целей, то выращивать их не дольше 14-го дня.
– Но, как писал апостол Павел, закон ничего не довёл до совершенства, вряд ли смогут и этические комитеты. Это всё-таки игра с огнём?
– Конечно. Если поставить на поток получение людей таким способом – это игра с огнём. Если же этот метод будет использован для медицинских целей, чтобы лечить болезни, изучать ранние этапы эмбрионогенеза, помогать бесплодным парам и так далее – это совсем другое. Но как удержать технологию в этих рамках? Это такой меч обоюдоострый, технология двойного назначения – можно и так, и так использовать.
– Ещё в XX веке была такая робкая уверенность, что подобное невозможно с научной стороны и Бог такого не допустит, но мы видим, что человеческая свобода многие границы отодвигает. Как у Бродского: «будущее темно, но от людей, а не оттого, что оно тёмным кажется мне».
– Да. Чем больше мы узнаём, научаемся делать, получая в руки столь мощные инструменты, тем больше возникает опасности недолжного их применения, будь это редактирование генома не в медицинских, а в иных целях, или что-то в другой сфере человеческой деятельности. Тут надежда только на здравый смысл, что человек не станет пилить ветку, на которой он сидит
Александр Максимов. Фото: Moffett Studio / Wikipedia
Леонард Хейфлик. Фото: legacy.com