Не хочу быть клеткой простою, а хочу — стволовою!

Вырастить новый орган, отредактировать геном или протестировать новое лекарство — во всем этом современным ученым помогают стволовые клетки. Indicator.ru разобрался, кто смог превратить обычную клетку в стволовую и к каким результатам это может привести.

Кто виноват?

Десять лет назад в августовском номере журнала Cell была опубликована статья, которая произвела революцию в научном мире. Эксперименты японских ученых Кадзутоси Такахаси и Синья Яманака открыли эпоху изучения и применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem cells – iPSCs). Сегодня, 2 сентября, журнал Science опубликовал посвященную этому юбилею статью.

Что сделали?

Исследователям удалось превратить соматические клетки (клетки, не участвующие в половом размножении) в плюрипотентные стволовые. Проще говоря, ученые смогли сделать специализированную клетку – например, кожи – стволовой клеткой, которая, в свою очередь, способна стать практически любой другой клеткой. Таким образом, ученые доказали, что специализация клеток управляется намного более гибкими механизмами, чем считалось ранее.

Разбираемся в терминах

Центральное понятие работы – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Разберемся, что это такое.

Индуцированные – искусственно созданные при помощи репрограммирования (методов модификации клеток) или иным способом. Плюрипотентные – способные развиваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов. Стволовые – незрелые, неспециализированные клетки.

Новые органы?

Исследования первых лет были направлены на понимание того, что такое iPSC и как работает репрограммирование клеток. За эти годы ученые нашли несколько новых методов преобразования клеток, а используемые при этом технологии усовершенствовались. Ученые определили условия, необходимые для репрограммирования, а также факторы, влияющие на этот процесс. Расширился спектр типов клеток, которые можно преобразовать в стволовые. Кроме того, исследователи выявили две составляющие этого процесса: закономерную и случайную.

Также в число значительных достижений прошедших десяти лет, по мнению заведующего лабораторией эпигенетики Института общей генетики РАН доктора биологических наук Сергея Киселева, входит редактирование генома. «Если мы возьмем клетку взрослого организма, в которой испорчен геном, репрограммируем ее до плюрипотентного состояния, потом отредактируем этот геном и сделаем его правильным, то из этой правильной плюрипотентной клетки возможно получить ту специализированную клетку, которая во взрослом организме подвержена той или иной дегенерации либо патологии, и для этого организма ее применить».

Кроме того, важным достижением ученый считает использование стволовых клеток для выращивания органов. «Большой успех заключается в том, что из каких-то отдельных стволовых клеток вне организма получается выращивать простейшие зачаточки тех или иных тканей, которые получили название органоиды. Это не полный орган в физическом смысле, но полный орган в физиологическом смысле. Несмотря на то, что они маленькие и не до конца совершенные, но тем не менее они физиологически выполняют функции органов, а также функционально и морфологически повторяют органы».

Куда идем?

Сегодня среди перспективных направлений исследований стволовых клеток – их применение в области трансплантологии (пересадки клеток для восстановления поврежденных тканей), при тестировании лекарств и моделировании заболеваний.

Исследования стволовых клеток дали толчок развитию регенеративной медицины. В 2014 году ученым удалось пересадить сетчатку глаза, выращенную из стволовых клеток. В ближайшем будущем их могут применять для лечения диабета,травм спинного мозга и сердечно-сосудистых заболеваний. Сообщения о достижениях в этой области поступают практически каждую неделю – так, 30 августа американские ученые объявили о создании на основе стволовых клеток искусственной печени.

Возможность создавать стволовые клетки из специализированных позволила ученым создать новые методы тестирования лекарств. Например, на нескольких тканях, сформировавшихся из родственных клеток, можно тестировать токсичность медикаментов.

Использование стволовых клеток и выращенных из них тканей позволяет наблюдать течение болезни в условиях, максимально приближенных к естественным. Оно уже нашло применение в исследованиях инфекционных заболеваний и рака. Применение стволовых клеток дает более точные результаты наблюдений, чем использование модельных организмов, например, мышей.