Объявлены лауреаты Нобелевской премии по медицине и физиологии за 2012 год
Синъя Яманака и Джон Гердон удостоились высокой награды за работы по стволовым клеткам и клонированию животных.
Нобелевская премия по медицине и физиологии за 2012 год присуждена 8 октября в Стокгольме японскому ученому Синъе Яманаке и британскому биологу Джону Гердону за работы в области регенеративной медицины. С вручения этой премии Нобелевский комитет при Каролинском медицинском институте открыл презентацию лауреатов в 2012 году.
В чем уникальность и важность открытий, сделанных Яманакой и Гердоном?
Джон Гердон – сотрудник института онкологических исследований и эмбриологии в Кембриджском университете, названного в его честь. Джон Гердон – живая легенда, на работах которого воспитано не одно поколение эмбриологов во многих странах мира. Джону Гердону в 60-е годы прошлого века удалось выделить ядро из клетки эпителия кишечника взрослой лягушки и пересадить его в яйцеклетку другой представительницы данного вида амфибий. Результат – яйцеклетка начинала делиться, и образующаяся клеточная масса проходила все классические этапы эмбриогенеза до стадии головастика. В двух процентах случаев головастики развивались во взрослых лягушек. Именно Джона Гердона считают основоположником принципов клонирования в биологии. (Кстати, пример «естественного клонирования» в природе – однояйцовые близнецы. В этом случае оплодотворенная яйцеклетка по не очень понятным пока ученым причинам при первом же делении «распадается» на две самостоятельно развивающиеся в дальнейшем клетки, которые дают начало двум генетически абсолютно одинаковым особям.)
Синъя Яманака открыл способ управлять стволовыми клетками и перепрограммировать любые клетки человеческого организма в стволовые. В 2006 году ему удалось подобрать смесь веществ (ферментов и ростовых факторов), необходимых для этого. Состав получил среди специалистов-биологов название «коктейль Яманаки».
Вот выдержка из статьи Синъи Яманаки, опубликованной в 2009 году в Nature (Nature, 460, 49-52; 2 July 2009): «В 1957 году Конрад Уоддингтон предложил схематичную аналогию процесса развития животного организма из оплодотворенной яйцеклетки (обозначена красным, см. рисунок 2). Эта аналогия известна в науке как «морфогенетический ландшафт Уоддингтона». Оплодотворенная яйцеклетка исходно обладает высоким потенциалом. Она тотипотентна (от лат. totalis – всеобщий; potentia – способность), поскольку из нее могут получиться любые клетки будущего организма. По мере развития организма у дочерних клеток потенциал снижается (условный «шарик» скатывается в одну из «долин» ландшафта), т. е. теряется тотипотентность. Из дочерних клеток возникают многие типы клеток. Это состояние принято называть плюрипотентностью (лат. pluris – многое, но не всё). На рисунке плюрипотентное состояние обозначено розовым цветом. Соматические клетки (обычные клетки тела) уже растратили свои потенции, они находятся в «долинах» ландшафта и обозначены синим цветом. Для построения нового организма клетки должны либо так и оставаться на высоком морфогенетическом уровне (синий прямоугольник), либо перепрограммироваться (стрелка 1). Некоторые соматические клетки можно перепрограммировать, но только до плюрипотентного состояния (стрелка 2). По мере делений они снова «скатятся» вдоль выбранных путей развития. В чрезвычайных обстоятельствах одни соматические клетки могут превращаться в другие, преодолевая «хребет» в морфогенетическом ландшафте (стрелка 3). При старении и апоптозе клетка «уходит» из ландшафта (стрелка 4). Стволовые клетки, которые находятся на среднем уровне в «долинах», возможно, будет легче вернуть в плюрипотентное состояние, чем обычные соматические».
Синъе Яманаке удалось перепрограммировать клетку. На рисунке 3 вы видите индуцированную плюрипотентную клетку человека под микроскопом. Это фото – из лаборатории Синъи Яманаки в Киотском Университете, Япония.
Истории о стволовых клетках часто обрастают легендами и «ужастиками» (вспоминается недавно обнаруженное в Свердловской области захоронение человеческих эмбрионов, которых часто ошибочно называли абортивным материалом, и о которых так много писали в СМИ). На страницах журнала «Наука и жизнь» мы писали о том, чем плюрипотентные клетки отличаются от обычных соматических: «Ученые не устают разъяснять, что представляющие ценность в качестве первичного материала для регенеративной медицины плюрипотентные клетки, к которым относятся эмбриональные и индуцированные стволовые клетки, совсем не то же самое, что абортивный и плодовый материал. Плюрипотентные клетки способны «превратиться» (специализироваться) в любую из 210 (!) типов клеток нашего организма. В здоровом взрослом (постнатальном) организме таких клеток уже нет. Но нет их и в абортивном, и в плодовом материале, в котором уже произошла специализация клеток, и они приобрели свойства, характерные для различных типов тканей: мышечной, костной, нервной».
Вместе с тем, нельзя забывать, что есть важный аспект использования стволовых клеток в регенеративной медицине – это биобезопасность их применения. Как говорилось выше, во взрослом здоровом организме плюрипотентных клеток нет. Но они могут спонтанно возникнуть при онкологических заболеваниях – саркоме и тератокарциноме. Соответственно верно и обратное: если ввести в организм плюрипотентные клетки или клетки с индуцированной плюрипотентностью (а благодаря работам Синъи Яманаки такая процедура стала рутинной), то они могут индуцировать рак. Плюрипотентные эмбриональные клетки часто служат первичным материалом для клеточных технологий, но медики должны быть абсолютно уверенными в том, что в том биоматериале, который в конечном итоге трансплантируется пациенту, их нет. Сейчас разрабатываются технологии, позволяющие прямо получить из клеток одной ткани клетки другой ткани, минуя состояние плюрипотентности, но доступными такие процедуры, по прогнозам специалистов, станут лишь через 7–10 лет.
Тем не менее, при всех сложных научных и этических вопросах, которые предстоит решить, и которые будут решены, можно смело говорить, что за открытиями, сделанными Синъей Яманакой и Джоном Гердоном – будущее.
