Глава 2. Кто есть кто

Глава 2. Кто есть кто

Итак, мы точно можем сказать, что стволовые клетки отличаются от всех остальных тем, что могут давать начало любым клеткам организма – и кожным, и нервным, и клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме таких клеток нет и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Однако в 1970-е годы А. Я. Фриденштейн с соавторами обнаружили стволовые клетки в костном мозге; в дальнейшем их стали называть стромальными клетками.

Тогда же появились работы, доказывающие наличие стволовых клеток практически во всех органах взрослых животных и человека. В связи с этим принято разделять стволовые клетки на эмбриональные стволовые клетки (выделяют из эмбрионов на стадии бластоцисты – очень ранней стадии развития, когда еще нет ни тканей, ни закладок органов) и региональные стволовые клетки (выделяют из органов взрослых особей или из органов эмбрионов более поздних стадий), которые сохраняют свойства эмбриональных клеток, о чем свидетельствуют обнаруженные в них эмбриональные белковые маркеры.

Стволовые клетки можно выделять и растить отдельно от организма – в культуре ткани. При этом образуются шарообразные клеточные образования. Способность давать множество разнообразных клеточных типов делает стволовые клетки важнейшим восстановительным резервом в организме. Они используются телом как универсальный материал, которым можно заделать все «дыры», возникающие в ходе жизни человека.

Особое удивление биологов вызвало присутствие стволовых клеток в центральной нервной системе. Как известно, сами нервные клетки утрачивают способность к размножению уже на самой ранней стадии своего формирования. Но когда нервная система серьезно повреждена, на помощь нервным приходят стволовые клетки, которые начинают делиться с последующим превращением в нервные и глиальные (одна из разновидностей клеток нервной ткани).

Обнаружить стволовые клетки можно с помощью специальных методов. Дело в том, что в в них производятся специфические белки, которые можно выявить, используя определенную методику. Сначала на каждый белок получают антитела, которые метят светящимся красителем. Такой реагент выявляет белки, присутствующие в стволовых клетках на разных стадиях развития.

Но что заставляет обычные с виду клетки сохранять способность превращаться в любые другие? Очевидно, ответ на этот вопрос также кроется в расшифровке их генной составляющей. И наоборот, изучение хромосом стволовых клеток позволяет ответить на вопрос – где кроется секрет дифференциации тканей?

В ходе сложных анализов и экспериментов выяснилось, что в стволовых клетках гены работают на опережение – производя различные виды рибонуклеиновой кислоты («программы» для производства белков) задолго до того, как в ней возникнет необходимость.

Удивительное открытие – среди клеток есть «господа» и «рабы»

Многочисленные данные, полученные в ходе изучения стволовых клеток, позволили уточнить организацию соответствующих генных сетей (в условиях целостного организма это иногда не так-то просто). В частности, можно выявить пути взаимодействия так называемых генов-господ и генов-рабов. Господами называют ключевые гены, от которых зависит специфика развития данной ткани или органа, рабами – каскады структурных генов (запускаемые генами-господами), обеспечивающих производство характерных белков и, соответственно, формирование того или иного органа или ткани.

Разделение клеток на «господ» и «рабов» присуще всем животным. Так, у дрозофилы есть ген безглазости, который обусловливает развитие глаза. Если его заставить работать в необычном месте, то глаза могут появиться на брюхе, на лапках, на крыле и в любом другом месте. Сходный ген-диктатор есть и у млекопитающих. Введенный в геном дрозофилы, он дает тот же эффект, что и собственный ген хозяина. Все это свидетельствует о том, «господа» могут распоряжаться клеточными структурами в любом организме!

Так, есть ген, который запускает развитие поджелудочной железы; ген, который отвечает за развитие селезенки, за развитие сердца и так далее. Известны гены-господа и для отдельных зародышевых листков. Так, мутация определенного гена блокирует развитие всей энтодермы в зародыше – при раннем выявлении такой мутации беременность у женщины искусственно прекращают.

Наконец, по сигналу соответствующих генов-господ формируются специализированные ткани и типы клеток. Выявлен ген, который инициирует созревание слоя клеток, выстилающего внутреннюю поверхность сосудов.

Такое глубокое проникновение в иерархическую структуру организации генов было бы невозможно без пристального изучения стволовых клеток. Ведь только из них можно создать живую клеточную колонию вне организма и вдоволь изучать все ее свойства. Ну кто из живых потерпит, чтобы ученые копались в его печени или гландах? А так – вырастил печень в пробирке, и препарируй ее сколько хочешь. Правда, пока о выращивании полноценного органа речь не идет – в лабораториях говорят о создании органоподобных клеточных колоний. Но и это уже довольно много с точки зрения экспериментальной науки.