Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма - Адам Пиорей

Вскрыв заднюю часть подопытного зверька, он поразился. В селезенке (органе, который играет центральную роль в выработке крови у мышей [и у многих других млекопитающих]) ясно различались обширные сгустки-включения, которых ученый не наблюдал у животных, вскрывавшихся после более длительного периода. Тщательно пересчитав эти включения, Маккаллох сумел выявить несомненную корреляцию между количеством клеток костного мозга, введенных в организм мыши, и числом этих странных сгустков в их селезенке. При помощи радиоактивных меток два исследователя вскоре сумели показать, что в каждом из этих вздутий полным-полно компонентов, являющихся биохимическими предшественниками эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Как выяснилось, все эти предшественники берут начало от одной-единственной клетки, которая таилась среди тысяч других: вместе с ними ее ввели в костный мозг подопытной мыши.

Эти необычные клетки назвали стволовыми[19].

Маккаллох сумел поймать взглядом трудноуловимый призрак, о существовании которого давно догадывались ученые: они просто никогда раньше не могли выделить его в чистом виде. Вместе с Тиллом он доказал, что стволовые клетки действительно существуют. Два исследователя тут же дали им определение. Маккаллох писал: стволовые клетки — отдельные клетки, еще не прошедшие специализацию (недифференцированные), которые способны в процессе деления порождать различные специализированные клетки. Организму мышей, подвергнутых трансплантации костного мозга, эти клетки позволяли регенерировать кровь — в количествах, необходимых для того, чтобы выжить.

Позже ученые обнаружат, что именно свойства стволовых клеток объясняют невероятные способности злокачественных тератом (этих «распухших чудовищ») при своей дифференциации превращаться в зубы, волосы, кожу. Именно стволовые клетки позволяют саламандре заново отращивать конечности.

В ткани плеча, часть которой хирург Джон Итамура извлек из организма своего пациента для проверки, именно стволовые клетки занимались регенерацией мышц. И именно благодаря этим клеткам Стивен Бадилак наконец начал понимать, откуда берется таинственная целительная сила у материала, на который он случайно натолкнулся много лет назад.

Вперившись в окуляр микроскопа лосанджелесского хирурга и наблюдая, как целые полчища этих необычно гладких и круглых клеток сползаются к поврежденному участку мышцы, Бадилак осознал, что он сумел найти способ скликать армии стволовых клеток, открытых Маккаллохом и Тиллом, в пораженные области мускулов — и тем самым (не очень понятно, каким образом) изменять характер механизмов исцеления, которые организм задействует «по умолчанию». Сегодня известно, что тип клеток, которые он научился звать на помощь, обычно обитает в костном мозге. И хотя это не самые гибкие и универсальные среди стволовых клеток (чемпионы по этой части — менее зрелые стволовые клетки, например, те, которые выращивают непосредственно из эмбриона и которые могут превращаться в ткань любого типа), их все равно относят к числу игроков-универсалов нашего организма: когда их позовешь, эти армии рабочих могут залатать почти любое повреждение и произвести многие из необходимых нам тканей. (Миостатин, который изучает Сицзинь Ли, подавляет рост мышц, в частности, из-за того, что он подавляет активность стволовых клеток.)

В 2003 г. Бадилак закрылся в лаборатории, чтобы со всей определенностью подтвердить свои предположения. Следуя по стопам Маккаллоха и Тилла, он вначале облучил подопытных мышей рентгеном, чтобы убить все стволовые клетки в их костном мозге. Затем он вновь населил их кости стволовыми клетками — заранее помеченными флуоресцентным маркером. Когда он стал удалять мышам часть ахиллесова сухожилия и вводить ВКМ в эту зону, потребовалось всего несколько дней, чтобы этот участок заполнили флуоресцирующие стволовые клетки. Через несколько месяцев кое-какие из этих меченых клеток по-прежнему присутствовали в мышином организме, а значит, они успели специализироваться и войти в состав регенерировавшей ткани.

С тех пор специалисты из лабораторий Бадилака пытаются выделить те индивидуальные компоненты ВКМ, которые способны привлекать стволовые клетки. С помощью ферментов и активных веществ-детергентов (подобных тем, которые входят в состав моющих средств) они расщепляют материнские молекулы ВКМ и разделяют продукты этого расщепления на фракции (по различным свойствам — например, по их молекулярной массе). Затем Джанет Реинг, еще один исследователь, проводит количественный анализ получившихся фракций, используя устройство с множеством микроколодцев, каждый из которых закрыт фильтром, отделяющим его от общего канала. На дно каждого колодца она помещает ту или иную фракцию ВКМ. Вводя различные типы стволовых клеток в общий канал, она может наблюдать, какие из фракций сильнее всего притягивают к себе стволовые клетки.

На протяжении 2000-х гг. Реинг и другие специалисты постепенно уменьшали размеры этих фракций: вначале им приходилось изучать «супы», состоящие из тысяч различных молекул, но в ходе анализа удавалось выделять всё более мелкие и специфичные пробы, в итоге дойдя до отдельных пептидов. Как полагает сегодня Бадилак и его команда, некоторые из этих пептидов также отвечают за подавление процессов образования рубцовой ткани (еще одного естественного отклика организма), которые помогали нам выживать в эпоху до начала развития современной медицины: в ту пору одна-единственная рана могла привести к смерти из-за попадания в нее инфекции.

«Образование шрамов и рубцов оправдано с точки зрения эволюции, — отмечает Рикардо Лондоно, кандидат медицинских наук и доктор философии[20], работающий в лаборатории Бадилака. — До того как появилась современная медицина, всякий раз, когда человек получал [сколько-нибудь серьезную] рану, это почти всегда означало смерть — из-за потери крови и из-за инфекции. На протяжении миллионов лет эволюции способность быстро закрыть место ранения стала важнейшим приоритетом. Образование организмом шрама — это просто быстрый, хотя и не очень аккуратный, способ наскоро залатать поврежденное место».

Последние пять лет Лондоно пытается разобраться в механизмах первичного иммунного и стволового отклика на введение в организм материалов, созданных на основе ВКМ. Так, он подметил, что после того, как ткань получила повреждение, уже поздно начинать с нуля подачу тех клеточных и молекулярных сигналов, которые требуются для запуска процессов регенерации и ремонта тканей. Он подчеркивает, что экспрессия [проявление активности] нужных белков и порождение нужных сигналов может занимать часы и даже дни. И природа придумала изящное решение: создала эти сигналы заранее, но зашифровала их.

«Это почти как доставка ядерных кодов на подводную лодку, — объясняет Лондоно. — Приказ уже поступил, но он зашифрован, и вам не позволено повернуть ключ, пока не возникнет реальная необходимость. Эти сигналы спрятаны в ВКМ — в форме криптопептидов. Каков метод шифрования? Пептиды включены в состав более крупных молекул, и активные центры этих пептидов физически недоступны для близлежащих клеток. Эти клетки попросту не могут прочесть эти сигналы».