Более безопасные стволовые клетки для терапии

В 2007 году открытие методов возвращения взрослых клеток человека в эмбрионоподобное состояние (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, iPS) перевернуло мир исследований. Оно обещало неограниченные запасы клеток для лечения нейродегенеративных заболеваний, но научная реальность оказалась сложнее.

Проблема безопасности: Для создания iPS-клеток использовались комбинации генов, некоторые из которых могут вызывать рак. Первоначальный метод включал вставку четырёх генов в клетки кожи (фибробласты) с помощью ретровирусов, которые навсегда интегрируют свою ДНК. Полученные ткани также содержали бы эти вирусные гены, делая терапию небезопасной.

Эволюция методов:

  1. Аденовирусы: Доставляют гены временно, не встраиваясь в ДНК клетки.
  2. Бесклеточный метод (прорыв от HSCI и McLean Hospital): Клетки кожи обрабатывали белками, а не генами. Белки (с присоединённой молекулой для проникновения в клетку) перепрограммировали фибробласты в iPS-клетки. Это потенциально более безопасный подход для человека.

Что такое плюрипотентность? Плюрипотентные стволовые клетки могут стать любым из 220 типов клеток тела. В природе они существуют лишь кратковременно внутри бластоцисты (ранняя стадия эмбриона). В лаборатории их можно "заморозить" в этом состоянии, добавляя факторы роста.

Альтернативные источники плюрипотентных клеток:

  • Клонирование (перенос ядра): Работает на мышах, но пока не на людях.
  • Репрограммирование (iPS): "Поворот времени вспять" для взрослых клеток (например, кожи) без создания эмбриона.

Открытия, которые сделали iPS возможными:

  1. Овца Долли (1996): Доказала, что взрослую клетку можно вернуть в плюрипотентное состояние для создания целого организма.

  2. Культуры человеческих эмбриональных стволовых клеток (1998).

  3. Первые человеческие iPS-клетки (2007): Созданы командой Синъи Яманаки.

Оставшиеся вызовы и вопросы:

  • Тождественность: Эквивалентны ли нейроны из iPS-клеток настоящим нейронам? Являются ли iPS-клетки идентичными эмбриональным?

  • Неэффективность: Процесс репрограммирования часто не даёт клеток, полностью эквивалентных развившимся в теле.

  • Контроль дифференцировки: Сложно заставить клетки стать конкретным нужным типом, не создавая при этом ненужные.

  • Опухолевый риск: iPS-клетки делятся бесконечно. Даже одна оставшаяся недифференцированной клетка после трансплантации может привести к образованию тератомы (опухоли). И эмбриональные, и iPS-клетки в равной степени опухолеродны.

  • Эффективность бесклеточного метода: Метод с белками пока в 10 раз менее эффективен, чем метод с генами.

Преимущества и перспективы:

  • iPS-клетки: Можно получить от любого живого человека, особенно от пациента.
  • Эмбриональные стволовые клетки: Лучше охарактеризованы и остаются "золотым стандартом".
  • Моделирование болезней (ближайшие 5-10 лет): Клетки кожи пациента с болезнью (например, БАС) → iPS-клетки → нейроны в чашке Петри → изучение болезни и скрининг лекарств.
  • Клеточная терапия (возможно, через 20 лет): Для лечения заболеваний, не вызванных генетическими мутациями (например, цирроз печени). Клетки пациента → iPS-клетки → дифференцировка в нужный тип → трансплантация обратно.

Вывод: Поле ещё молодо. Неясно, какой тип клеток станет основным инструментом. Необходимо работать как с iPS, так и с эмбриональными стволовыми клетками, чтобы преодолеть проблемы безопасности и эффективности.