Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова

навсегда исчез с лица Земли. Однако у ученых остался генетический материал этого животного, а значит, благодаря молекулярной биологии можно с этим что-то сделать!

Исследователи возлагают надежду на экспериментальную технологию стволовых клеток: использовать генетический материал носорога, чтобы создать новые половые клетки, а потом пересадить зародыш близкородственному виду [24].

Но тут есть одно «но»: даже при успехе такого эксперимента дальнейшее воспроизведение вида упирается в отсутствие генетического разнообразия, что может привести к дефектам и наследственным заболеваниям.

Восстановить спинной мозг и вырастить головной

Травма спинного мозга может привести к полному параличу тела и конечностей, сделать человека инвалидом. Самостоятельная репарация нервных клеток организмом невозможна, но ученые из Йельского медицинского университета и университета Саппоро в Японии смогли восстановить структуру спинного мозга с помощью инъекций стволовых клеток самого пациента внутривенно [25].

Сообщается, что более чем в половине случаев удавалось успешно излечить людей: восстановились некоторые двигательные функции, чувствительность кожи, а главное – никаких серьезных побочных эффектов. До терапии стволовыми клетками все пациенты находились под наблюдением без явного улучшения состояния.

Джеффри Д. Кочиш, профессор нейробиологии, говорит о том, что идея восстановления поврежденной структуры мозга может помочь и пациентам с инсультом. Раньше это были только теории, сейчас уже все намного ближе к практике, но до массовых применений должно пройти еще очень много испытаний и лет.

Трудность лечения нейродегенеративных заболеваний головного мозга заключается в его обособленности от организма гематоэнцефалическим барьером, который не дает поступать лекарствам направленно.

Команда исследователей из Кореи создала мини-роботов из стволовых клеток, которые способны проникать внутрь и управляться магнитным полем [26]! При инъекции через нос удается обходить гематоэнцефалический барьер: так почему же не создать умное лекарство, которое будет действовать суперизбирательно?

Ученые взяли стволовые клетки человека и снабдили их частичками оксида железа, чтобы с помощью магнитного поля направлять их перемещения. Попав в нужную часть мозга, стволовые клетки могут дифференцироваться в нейроны и клетки глии, помогая лечить многие заболевания и восстанавливать архитектуру коры.

Метод опробовали на лабораторных животных. По словам корейских биологов, новая технология гораздо менее инвазивна, чем хирургия и другие способы введения лекарств в мозг.

А что если повреждения мозга настолько серьезные, что требуется новый мозг? Можно ли его вырастить?

Звучит очень футуристично, но предпосылки для этого имеются. Чтобы развился человеческий мозг, требуется много условий: необходимые стволовые клетки и клетки-предшественники должны находиться в одном месте и получать друг от друга сигналы. Они собираются в отдельные области мозга и имитируют специфические процессы в реальных органах. Впервые успешно получить органоид смогли еще в 2013 году в Австрии. А вот в 2021-м американским ученым удалось вырастить органоиды мозга, в которых наблюдается подобие волн электрической активности, как в живом органе [27]! Кроме того, при изучении органоидов, выращенных с использованием клеток, взятых у пациентов с синдромом Ретта, исследователи наблюдали такие закономерности электрической активности, которые обычно видят у самих пациентов.

Ученые считают, что это исследование послужит ступенькой к лучшему пониманию заболеваний головного мозга.

Синдром Ретта – наследственное заболевание, распространенное среди девочек и относящееся к формам умственной отсталости. Также для него характерны стереотипные движения и эпилепсия.

Идея использовать стволовые клетки в борьбе с облысением не раз обсуждалась учеными, но основатель стартапа dNovo Эрнесто Лухан, окончивший Стенфордский университет, смог доказать реальную возможность этого в своем недавнем эксперименте. Команда исследователей под его руководством прислала в MIT Technology Review удивительное фото крысы, у которой везде отсутствовал волосяной покров, кроме одного бока: на нем виднелся пучок человеческих волос [28].

По словам Эрнесто, такое возможно благодаря «перепрограммированию» генетического кода обычных клеток крови и жировых клеток того же организма. Изначально человек рождается с определенным количеством (около 100 тысяч) волосяных фолликулов, которых с течением времени становится только меньше. Множество причин – от банального старения до коро-навирусной инфекции – убивает стволовые клетки волосяной луковицы. Команда Лухана научилась создавать их путем изменения генной активности. Ученые показали, что перепрограммированные стволовые клетки человеческого волоса могут генерировать волосы. Для этого они оптимизировали процедуру трансплантации, а затем пересадили перепрограммированные клетки мышам с дефицитом шерсти. Волосы начали прорастать через 3 недели после первоначального лечения, а ко второму месяцу в месте лечения выросли новые волосы.

Основатель dNovo считает, что сегодня следует рассматривать клетку не как фиксированную идентичность, а как определенное состояние, которое можно менять.

Впрочем, у каждой теории найдутся и критики: многие считают, что подобный эксперимент не приблизит нас к победе над облысением. К тому же научных статей по исследованиям компании до сих пор нет, а патенты только формируются. «Самая большая трудность подобных экспериментов заключается в том, чтобы перенести эту технологию на людей», – говорит Карл Келлер, профессор из Гарвардского университета.

Сегодня самая передовая методика по борьбе с облысением – пересадка собственных фолликулов в места облысения. В качестве донорской области могут выступать затылочная часть головы, подбородок, ноги.

Если говорить о более сложных и малоизученных заболеваниях, то тут стволовые клетки тоже могут прийти на помощь. Эпилепсия – это хроническое неинфекционное заболевание головного мозга, которое характиризуется повторяющимися припадками с потерей сознания и отключением контроля функций кишечника и мочевого пузыря. Симптоматика обусловлена появлением чрезмерных хаотичных электрических импульсов в головном мозге, а вариация частоты может достигать от одного приступа в год до нескольких в день. Возникновение заболевания может быть связано с наследственной предрасположенностью, внутриутробными травмами или, как в одном случае, – отравлением нейротоксином.

Такая участь постигла морского льва – его выбросило на берег. Его мозг был поврежден из-за воздействия домоевой кислоты, нейротоксина, вырабатываемого водорослями и бактериями, обнаруженными на побережье Северной Калифорнии. Воздействие домоевой кислоты на морских львов вызывает повреждение головного мозга, подобное тому, которое наблюдается у людей с височной эпилепсией, наиболее распространенной формой заболевания.

Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско решили помочь морскому льву, заодно и проверить одну теорию [29]. Во время операции на головном мозге они заметили, что приступы обусловлены генерацией импульсов из левого гиппокампа, который при обучении играет роль в памяти. Данная область была покрыта шрамами и сморщена. Хирурги ввели Кронатту (так звали льва) четыре инъекции, содержащие по 50 тыс. клеток гиппокампа, взятого из мозга свиньи. Ранее подобные эксперименты ставили только на лабораторных мышках. Через пять часов животное отошло от наркоза и прекрасно себя чувствовало. В течение недели у львенка еще сохранялись приступы. А еще через 16 месяцев Кронатт выглядел веселым, бодрым и совсем избавился от эпилепсии. Еще рано говорить о применении такой технологии на людях, но