Чип на стадии испытаний

Специалисты Института нейронаук КАН в Шанхае (Китай) недавно вырастили из эмбриональных стволовых клеток полноценный зародыш обезьяны. Однако целью ученых было вовсе не выращивание макаки в пробирке, а исследование причин развития бесплодия. Статья об этом была опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Как известно, существует генетическая программа развития, благодаря которой оплодо­творенная яйцеклетка сначала превращается в зародыш, из которого затем формируются плацента и другие компоненты плода. Но порой эта программа дает сбой. Так возникают различные формы бесплодия (скажем, зачатия не происходит вовсе, эмбрион деградирует, происходит отторжение плода). Генетические сбои могут также привести к врожденным заболеваниям и уродствам.

Некоторое время назад российский Институт стволовых клеток человека объявил о завершении технической валидации ДНК-чипа, предназначенного для молекулярно-генетической диагностики наследственных недугов. Он нацелен на выявление заболеваний, к которым генетически предрасположены россияне.

Характер наследственных болезней во многом определяется генетическими и экологическими факторами, поэтому в разных регионах могут получить наибольшее распространение те или иные недуги, передающиеся по наследству. Предполагается, что с помощью новой диагностической системы можно будет выявлять до 400 мутаций, которые ассоциируются с 87 наследственными заболеваниями, а также предрасположенность к 12 мультифакторным заболеваниям с генетической составляющей. В ходе технической валидации – испытаний рабочего прототипа на 13 добровольцах – была продемонстрирована стопроцентная достоверность и воспроизводимость результатов по известным генетическим маркерам. Предполагается, что благодаря ранней диагностике будущие родители смогут избежать рисков, связанных с зачатием ребенка, страдающего тяжелым наследственным заболеванием. Кроме того, можно будет своевременно выявить и начать лечение недуга еще до того, как его симптомы станут явными.

Но пока чип еще, по-видимому, находится на стадии испытаний. А чтобы понять причины сбоев, которые ведут к патологиям плода, необходимо проводить эксперименты на живых зародышах. Однако это практически невозможно по соображениям этики. Поэтому опыты было решено пока проводить на животных.

Год назад команде американских биологов впервые удалось получить полноценный зародыш мыши. Его сформировали из стволовых клеток. Речь идет о клетках, из которых впоследствии формируются все ткани и органы. Они содержатся в ткани эмбрионов, пуповинной крови новорожденных, а также в костном мозге взрослого человека. В последнее время стволовые клетки были обнаружены также в коже, жировой ткани, мышцах и практически во всех человеческих органах. Было открыто их уникальное свойство заменять собой «изношенные» и поврежденные клетки организма и превращаться в любую органическую ткань. Это дало повод утверждать, что при помощи стволовых клеток можно вылечить практически любые болезни, даже очень серьезные, например сердечно-сосудистые недуги, рассеянный склероз, церебральный паралич…

Медицина научилась не только выращивать и культивировать стволовые клетки, но и трансплантировать их в кровеносное русло человека. Особенно популярна услуга по омоложению при помощи стволовых клеток, предлагаемая многими «клиниками красоты». Процедура очень дорогая и в основном пользуется спросом у женщин бальзаковского возраста и старше. Между тем при вживлении пациентам стволовых клеток в каких-то случаях действительно наступает регенерация тканей, а в каких-то наблюдаются негативные изменения, например появляются доброкачественные или злокачественные опухоли… Так что оздоровительные свойства стволовых клеток весьма спорны и сомнительны. А вот исследовательским целям они действительно могут послужить.

Американские исследователи исходили из того, что у млекопитающих, тех же грызунов, много общего с человеком, и механизмы развития эмбрионов могут также оказаться схожи. А вот заведующий лабораторией шанхайского Института нейронаук Лю Чжэнь и его коллеги решили пойти еще дальше. Они взяли эмбриональные клетки макаки-крабоеда (Macaca fascicularis) и также получили искусственно выращенный зародыш, но уже представителя семейства приматов, которые, разумеется, куда ближе к людям, чем грызуны.

Задача оказалась непростой. Для начала исследователи выяснили, какие сигнальные молекулы вырабатывают организм самки и делящаяся яйцеклетка на первых этапах развития эмбриона. Благодаря полученной информации ученые смогли создать особую питательную среду, способную «перепрограммировать» эмбриональные стволовые клетки, извлеченные из уже развивающихся зародышей или пуповинной крови, и использовать их для формирования бластоидов. Так называются искусственно сформированные аналоги бластоцисты – одной из первых фаз развития зародыша, которая соответствует двум первым неделям беременности. Бластоиды были имплантированы в утробу нескольких самок макаки-крабоеда, где они продолжили развиваться дальше, превратились в гаструлы – следующую стадию развитию зародыша – и прикрепились к стенкам утроб. По словам Лю Чжэня, беременность фактически начинается именно на данном этапе – после прикрепления эмбриона к стенке утробы.

В ближайшее время ученые планируют серию экспериментов, связанных с последующими стадиями развития эмбриона. «Мы почти ничего не знаем о молекулярных механизмах, управляющих формированием эмбриона и органов тела человека, – заявил Лю Чжэнь. – Обезьяны максимально близки к нам с точки зрения эволюции, и это позволяет надеяться на то, что созданные нами эмбрионы приматов помогут раскрыть механизмы развития человеческих зародышей, а также узнать причины раннего отторжения плода».

Ирина ШЛИОНСКАЯ