«Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах»
Зачем превращать одни клетки в другие
Земля не будет существовать вечно (о некоторых сценариях апокалипсиса мы рассказывали в материале «Это конец»). Однажды, чтобы выжить, нам придется отправиться к другим планетам — но пока мы для этого слишком уязвимы. В книге «Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах» (издательство «Альпина Паблишер»), переведенной на русский язык Олегом Сивченко, биолог и генетик Кристофер Мэйсон рассуждает, как биотехнологии, генная инженерия и сохранение генетической информации помогут в колонизации новых миров. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о перепрограммировании стволовых клеток, расширяющем возможности человеческого генома.
Клетка, которая может превратиться в любую
Какими бы увлекательными ни были возможности переноса генов от одних видов к другим, еще более удивительным является акт превращения одной клетки в любую другую. Учитывая, что в каждую клетку уже заложена информация, необходимая для ее функционирования в любой части организма, должна существовать возможность превращения одних клеток в другие при наличии подходящего генетического и эпигенетического инструментария и рычагов воздействия. Речь идет о любых клетках, от крови до эпидермиса, и даже о тотипотентном клеточном состоянии, которое может дать начало зарождению детеныша.
Существует большой массив работ, посвященных стволовым клеткам, индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам (iPSC) и перепрограммированию клеток. iPSC, как правило, синтезируются из взрослых соматических клеток (например, клеток крови или кожи), а затем помещаются в специальную смесь из транскрипционных факторов и питательных веществ. Поскольку iPSC очень похожи на эмбриональные стволовые клетки (ESC), они вдохновили целые сообщества врачей и исследователей на смелые мечты. Калифорнийские законодатели так заинтересовались перспективами ESC, что даже в противовес федеральному запрету запустили в 2005 году собственную программу финансирования исследований, связанных со стволовыми клетками («Программа-71»).
Правда, невозможно просто уговорить клетку сделать все, что вы от нее хотите, — для этого требуются специальные молекулярные приманки. В 2006 году Синъя Яманака и Джон Гердон впервые продемонстрировали, что можно перевести (завершившую развитие) дифференцированную клетку в плюрипотентное состояние. Они использовали мышиные фибробласты и четыре специально подобранных фактора транскрипции — Sox2, Oct4, Klf4 и c-Myc, которые теперь называют «факторы Яманаки». В 2007 году были получены человеческие индуцированные плюрипотентные клетки из кожных фибробластов. Это было великое открытие не только потому, что оно пролило свет на основы клеточной дифференциации, но и потому, что отпадала нужда умерщвлять эмбрионы, а такая практика, естественно, имела большой общественный резонанс. Как ESC, так и iPSC демонстрировали плюрипотентность, быстрое самообновление и другие подобные паттерны экспрессии генов.