Как заставить стволовые клетки лечить инфаркт?

Ученые разных стран мира давно и упорно пытаются разработать методики использования стволовых клеток для терапии тех или иных заболеваний. К наиболее перспективным сферам применения стволовых клеток причисляют кардиологию. Это связано, прежде всего, с тем, что сердце, хоть и выполняет в организме исключительно важную функцию и имеет вроде бы сложную структуру, на клеточном уровне устроено - по крайней мере, на первый взгляд, - довольно просто, считает Юрген Хешелер (Jürgen Hescheler), профессор Института нейрофизиологии при Кельнском университете и один из ведущих в Германии специалистов по стволовым клеткам: "Мы знаем, что сердце состоит, в принципе, из клеток одного типа. Это клетки мышечной ткани. Существует ряд заболеваний, приводящих к гибели этих клеток, к разрушению мышечной ткани. Типичный пример - инфаркт миокарда, то есть некроз части сердечной мышцы, вызванный недостаточностью ее кровоснабжения".

Эмбриональные и региональные не годятся, но по разным причинам

Именно поэтому различные группы медиков ищут способ заставить стволовые клетки заменить погибшие и тем самым регенерировать разрушенную мышцу. Но тут встает вопрос, на какие стволовые клетки делать ставку. Наибольший успех сулят, конечно, эмбриональные стволовые клетки - они тотипотентны, то есть способны дифференцироваться в клетки любого типа и даже развиться в полноценный организм. Однако поскольку получение этих клеток сопряжено с гибелью эмбриона, их применение отнюдь не безупречно в морально-этическом плане, а в некоторых странах, включая Германию, связано и с юридическими проблемами.

Безукоризненным с морально-этической точки зрения представляется использование зрелых региональных стволовых клеток, то есть тех, что присутствуют в тканях и органах взрослого организма. Проблема, однако, в том, что их эффективность значительно ниже. Такие клетки уже неоднократно испытывались на людях - с переменным успехом. Во всяком случае, они не в состоянии в полной мере восстановить поврежденную инфарктом сердечную мышцу. Это сегодня известно совершенно точно.

Индуцированные плюрипотентные вроде бы перспективнее...

Профессор Хешелер поясняет: "Сразу после инъекции они действительно некоторое время присутствуют в ткани. Однако новейшие исследования показали, что уже через 3-4 дня от них не остается и следа. Этим клеткам присуща высокая миграционная активность, так что они, видимо, переходят в кровь и разносятся с кровотоком по всему организму".

Дело в том, что зрелые стволовые клетки всего лишь мультипотентны: они способны дифференцироваться только в клетки некоторых строго определенных типов, а этого в данном случае, очевидно, недостаточно. Теперь многие ученые возлагают надежды на так называемые индуцированные плюрипотентные клетки. Это обычные клетки той или иной ткани, развитие которых особым методом удалось повернуть вспять. Перепрограммирование как бы омолаживает их, возвращает взрослым соматическим клеткам давно утраченную способность к дифференцировке в клетки любого типа.

Открытие перепрограммирования зрелых клеток в плюрипотентные удостоилось в прошлом году Нобелевской премии, а его практическое применение активно испытывается в опытах на животных. Профессор Хешелер говорит: "Было показано, что такие клетки действительно остаются в ткани длительное время, месяцы и даже годы, и что вследствие этого функция сердечной мышцы улучшается. Исследовалось и то, как эти клетки взаимодействуют с окружающими клетками, как они реагируют на электрическое возбуждение: это очень важно, ведь все отделы сердца должны сокращаться строго согласованно. Все это было изучено, и результаты оказались многообещающими".

Клеточная структура сердца отнюдь не однородна

Впрочем, и с индуцированными плюрипотентными клетками тоже еще много неясного. Поскольку они очень быстро делятся, высок риск неконтролируемого размножения, то есть развития раковой опухоли. Чтобы этого избежать, перед инъекцией в клетках запускают частичную дифференцировку, превращая их в клетки-предшественницы сердечной мышцы. Но и тут есть свои проблемы. По словам профессора Гарвардского университета Кеннета Чена (Kenneth Chien), видного американского специалиста в области стволовых клеток, ткань сердца вовсе не так уж однородна, как долгое время было принято считать: "В левой половине сердца собственные стволовые клетки отличаются от тех, что характерны для правой половины. Клетки левой половины дифференцируются преимущественно в мышечную ткань, обеспечивающую перекачивание крови, а из клеток правой половины формируются ткани, выполняющие в сердце различные другие функции".

Искусственная РНК регулирует генную активность клетки

Ясно, что внедрение соответствующим образом подготовленных индуцированных плюрипотентных клеток нужного типа в строго определенный участок сердца - задача чрезвычайно сложная. Поэтому профессор Чен делает ставку не на трансплантацию клеток, обработанных в лаборатории, а на активизацию клеток, уже находящихся в нужном месте.

Для этого он использует особые, специально синтезированные молекулы некодирующей РНК. Исследователь поясняет: "Они сконструированы таким образом, чтобы дать клетке импульс, причем очень короткий, своего рода стартовый сигнал. Подчиняясь этому сигналу, клетка начинает быстро и в большом количестве синтезировать определенный белок, необходимый для регенерации поврежденной сердечной ткани. Уже через сутки эта РНК перестает действовать, импульс исчезает, но он уже и не нужен".

Сегодня профессор Чен экспериментирует на свиньях. В кардиохирургии они считаются одним их наиболее близких человеку модельных организмов. Но когда дело дойдет до клинических испытаний на людях, пока не может сказать никто. И сам ученый - тоже.