Терапевтическое клонирование человека

Главной задачей терапевтического клонирования является по­лучение линий стволовых клеток, обладающих генотипом конкрет­ного взрослого человека. Такие клетки можно использовать для лечения множества пока неизлечимых нейродегенеративных заболе­ваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, последствий ра­ка, травм спинного и головного мозга и т. д. Здесь следует отдельно остановиться на проблеме стволовых клеток.

Существование стволовых клеток известно довольно давно. Учитывая то, что многие ткани человеческого организма (система крови, эпителий кожи, слизистая кишечника) постоянно обновляются, логично было предположить, что в «корне» всей системы постоянно­го воспроизводства огромного числа клеточных элементов должны находиться некие «бессмертные» клеточные клоны, способные бес­конечно делиться и, созревая, давать необходимые дифференциро­ванные клетки. Действительно, такие клетки содержатся в костном мозге, который постоянно продуцирует клетки красной и белой кро­ви. Именно поэтому пересадка костного мозга является эффективным средством лечения лучевой болезни или состояния после химиотера­пии лейкозов. Однако стволовых клеток в зрелом организме очень мало, и их восстановительный потенциал недостаточен для восста­новления при большинстве известных заболеваний.

При терапевтическом клонировании используют стволовые клетки

Рис. 1. Стволовые клетки человеческого организма

По современным представлениям, с точки зрения уровня зрело­сти-незрелости и способности к дальнейшей дифференцировке все клетки можно подразделить на тотипотентные, плюрипотентные, мультипотентные (бластные), олигопотентные и унипотентные (терминально-дифференцированные) клетки. Тотипотентные — клет­ки, способные дифференцироваться в любые клетки организма. Это клетки эмбриона примерно до 7-х суток его развития. После не­скольких первых делений зиготы сохраняют тотипотентность, и при отделении клеток зародыша друг от друга это может даже приводить к появлению монозиготных близнецов. Однако вскоре они дифференцируются, получают определённый эпигенетический профиль и становятся плюрипотентными клетками. Плюрипотентные клетки способны образовывать множество различных клеток (т. е. превращаться в различные ткани — нервную, мышечную и т. д.), но целостный организм они уже дать не могут. Эти клетки можно полу­чить из эмбриона начиная с 6-й недели его развития, или из пуповин­ной крови новорождённого ребёнка. В отличие от плюрипотентных клеток, мультипотентные стволовые клетки способны образовывать клетки только тех тканей, из которых они были взяты, либо ткани од­ного зародышевого листка. Они также имеются в тканях эмбриона и обнаруживаются в пуповинной крови. Олигопотентные клетки спо­собны превращаться только в близкие по свойству клетки, например, к ним могут быть отнесены стволовые клетки кроветворения. Унипо­тентные — это молодые терминально-дифференцированные клетки, способные лишь некоторое время делиться в культуре или организме и не способные к превращениям.

Тотипотентные клетки эмбриона называют также эмбриональ­ными стволовыми клетками (ESC), а плюри- и мультипотентные клетки организма называют взрослыми стволовыми клетками. Взрослые стволовые клетки необходимы организму для восполнения погибших клеток в процессе жизни. Они способны заменять практи­чески все ткани в организме: головной и спинной мозг, костный мозг, кровь, почку, эпителий пищеварительной си­стемы, кожу, сетчатку, мышцы, подже­лудочную железу и печень. Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, в то время как зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деле­ния. Превращение ство­ловых клеток в клетки различных тканей происходит под воздействием интерлейкинов (иначе именуе­мых цитокинами — химических факторов, выделяемых иммунными клетками). Цитокины — это короткие пептиды, с помощью которых клетки общаются друг с другом, давая сигналы о повреждении, необ­ходимости роста, деления, дифференцировки или апоптоза.

Фактически, стволовые клетки — это «отложенные про запас» клетки, расходуемые по мере потребности, например, при необходимости восстано­вить повреждение. Потенциальные возможности эмбриональных стволовых клеток огромны. Они могут превращаться практически в любые клетки человеческого организма. Сравнительно недавно сенсацией стало получение сперматозоидов из тотипотентных стволовых клеток эмбриона женского пола. Все они несут только Х-хромосому, но морфологически ничем не отличаются от обычных сперматозоидов. Таким образом, с помощью стволовых клеток может быть решена задача бесполого размножения у млекопитающих.

В эмбриональном организме стволовых клеток много, во взрос­лом — значительно меньше, поэтому у людей старшего возраста вос­становление тканей происходит не так быстро, как у молодых. Самым простым способом получить неплохой запас стволовых клеток — со­брать максимально возможное количество пуповинной крови в мо­мент рождения ребёнка. Эта процедура уже стала рутинной во многих странах. Пуповинная кровь хранится при температуре жидко­го азота многие годы и является своеобразной страховкой на случай возникновения каких-либо медицинских показаний в будущем.

Первая пересадка стволовых клеток пуповинной крови была проведена в 1988 году. По сути, это является примером аутотрансплан­тации. Если же речь идёт о людях, ро­дившихся тогда, когда запасы пуповинной крови ещё не стали обычным делом (а это большинство современных взрослых и пожи­лых людей), то для них альтернативой является использование индуцированных стволовых клеток. Их получение связано либо с прямым перепрограммированием соматических клеток, либо осуществляется через процедуру терапевтического клонирования.

В этом случае ядро из соматической клетки пациента пересажи­вают в донорскую яйцеклетку, запускают процесс деления гибридной клетки электрическим импульсом и выращивают эмбрион до опреде­лённой стадии в искусственных условиях. В последующем его клетки могут быть использованы для пересадки, поскольку по своему гено­типу они полностью совпадают с организмом-донором клеточного ядра. В плане гистосовместимости в связи с этим никаких проблем по возникает, однако сохраняются некоторые генетические и морально-этические проблемы.

Необходимо иметь в виду, что с точки зрения генетики любой клониро­ванный организм не вполне идентичен своему оригиналу. Дело в том, что ми­тохондриальная ДНК, принадлежащая цитоплазме и передающаяся из поколения в поколение только по материнской линии, достаётся новому орга­низму от донорской яйцеклетки, т. е. фактически от постороннего человека. На вероятность отторжения клеток при терапевтическом клонировании это не влияет, однако в связи с наличием нескольких видов патологий, обусловлен­ных мутациями в митохондриальной ДНК (некоторые виды умственной отсталости, невроло­гические нарушения, прогрессирующая дистрофия мышц, отдельные формы диабета, нарушения зрения и слуха) желательно проверять донорские яйце­клетки на наличие этих мутаций.

Что касается морально-этической стороны вопроса, то здесь возникает множество аспектов проблемы искусственно созданных человеческих организмов и их использования для медицинских целей. Во-первых, необходимо получать донорские яйцеклетки, т. е. с согласия женщин-доноров подвергать их риску, поскольку для стимуляции овогенеза они вынуждены принимать повышенные концентрации гормонов. Во-вторых, речь идёт о том, что формирующийся эмбрион используется как источник стволовых клеток, т. е. на определённой стадии его развитие приходится прерывать. Впрочем, вполне вероятно, что вскоре проблема будет снята, поскольку стало известно о появлении новой технологии — получении стволовых клеток из зрелых. Эта технология, заключающаяся в генетической модификации зрелых фибробластов, может стать настоящей революцией в медицине, поскольку появится неиссякаемый источник индивидуальных стволовых клеток для медицинских целей.

Однако даже если получать стволовые клетки в необходимых количествах непосредственно из клеток донора, нуждающегося в пе­ресадке или лечении, то всё равно остаётся ряд нерешённых и порой довольно сложных вопросов. Некоторые органы и ткани (ткань пече­ни, поджелудочной железы, спинного мозга) заменить относительно легко. Но в ряде случаев остаётся проблема формообразования (неко­торые органы, например сердце, несмотря на относительно простое устройство с точки зрения биохимии и клеточной морфологии, имеют сложную форму, сочетают различные виды тканей и т. д.). На этом пути также есть успехи. Недавно было сообщено об успешной экспе­риментальной разработке, с помощью которой удаётся получить «слепок» сердца — его коллагеновую матрицу, которую потом можно «заселить» стволовыми клетками, способными «найти свои места» и сформировать нормальную и, главное, функциональную структуру. В другой разработке используется устройство, работающее по принципу струйного принтера, когда суспензия клеток «выстреливается» согласно заданной компьютерной схеме, формируя орган.

В настоящее время используют «подсадку» стволовых клеток к повреждённым органам, в результате чего они превращаются в клет­ки данного органа и замещают повреждения. Речь идёт о лечении диабета и такого нейродегенеративного заболевания, как паркинсо­низм. Достигнуты значительные успехи в лечении паркинсон-подобного синдрома у мышей с помощью данной технологии.

Источник: Розанов, В. А. Биология человека и основы генетики: Учебное пособие / В. А. Розанов. – Одесса: ВМВ, 2012. – 435 с.

Связанные статьи:

Проблемы клонирования животных и человека

Наследование приобретённых признаков с позиций эпигенетики

Онтогенетическое развитие человека, старение и болезни

Перспективы увеличения продолжительности жизни

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>