Сейчас уже трудно поверить, что еще каких-нибудь восемь лет назад термин «стволовые клетки» был знаком лишь узкой группе специалистов. Все изменилось после публикации в журнале Science сенсационной статьи группы американских ученых под руководством Джеймса Томсона, которым удалось выделить эмбриональные стволовые клетки человека и культивировать их в искусственной среде. Вслед за этим, по-академически сухим и сдержанным сообщением в авторитетном научном издании на неподготовленную общественность обрушилась лавина более доступной информации из обычных СМИ. Журналисты обещали ошарашенному человечеству «здесь и сейчас» вечную молодость и победу над неизлечимыми болезнями. А уже через несколько лет эта информационная волна постепенно начала спадать, оставляя после себя лишь грязную пену перманентных скандалов и громких разоблачений, под которой, собственно, и скрывается объективная научная информация: что представляют собой эти вездесущие стволовые клетки, на каком этапе находится процесс их изучения, какие перспективы и риски несет их использование.
Трудности перевода
В океане научной и околонаучной литературы, накопившейся за относительно короткий срок, единой версии о родоначальнике новой науки найти не удалось. Русскоязычные издания ключевую роль в формировании учения о стволовых клетках отводят Александру Максимову. Известный гистолог, профессор Военно-медицинской академии (Санкт-Петербург) еще в начале прошлого века задумался над механизмами обновления клеток крови. Как известно, большинство специализированных клеток способностью к делению и самовоспроизведению не обладают. А срок жизни эритроцитов, например, составляет всего лишь сто дней. Необходимость поддержания их количества на определенном уровне заставляет человеческий организм вырабатывать, по некоторым оценкам, несколько тонн крови в течение жизни! Естественно, в условиях «кустарного» производства такие масштабы немыслимы, и ученый взялся за поиски «конвейера».
Чисто умозрительно такой агрегат был обнаружен Максимовым в костном мозге. Согласно созданной им теории, там должны были находиться специальные клетки, единственное назначение которых — делиться. После каждого деления одна из вновь образованных клеток специализируется и превращается в клетку крови, а вторая, не пройдя никаких преобразований, занимает место своей родоначальницы. Эту теорию Максимов изложил в 1909 году на заседании международного гематологического общества в Германии и даже якобы употребил термин «стволовая клетка», правда, в немецкоязычном варианте. В 1922 году ученый и вовсе перебрался в Чикаго, однако в западном мире его вклад в становление теории стволовых клеток остался практически незамеченным.
Несколько больше повезло Сергею Воронцову, харьковскому хирургу, которого в России считают «российским ученым». В 1913 году он прославился первыми операциями по пересадке мужчинам семенников человекоподобных обезьян, став прообразом булгаковского профессора Преображенского. А после переезда во Францию активно занимался пересадкой эмбриональных тканей. Там с ним успешно конкурировал доктор медицины и теологии Пауль Ниханс, известный тем, что женщине, у которой по ошибке во время операции была удалена паращитовидная железа, сделал спасительную инъекцию из суспензии клеток аналогичной железы эмбриона овцы. И хотя именно Ниханс стал впоследствии «придворным лекарем» папы римского Пия XII и пользовал многих других исторических личностей, американские журналы Time и Forbes в конце прошлого века отметили выдающиеся заслуги перед наукой именно украинского ученого.
Работы Александра Фриденштейна и Иосифа Черткова с особыми клетками костного мозга, которые удалось превратить в хрящевую, костную и жировую ткань или просто заставить бесконечно размножаться в чашках Петри, тоже не стали достоянием мировой науки. Что, собственно, и не удивляет — в 60-е годы научным идеям было не под силу преодолеть «железный занавес».
С этого же времени начинается и «западное» летосчисление эпохи стволовых клеток. Причем и в англоязычных версиях никакого единодушия по поводу роли «отца-основателя» новой науки не наблюдается. Канадцы убеждены, что ее фундамент заложили их соотечественники Эрнест МакКалок и Джеймс Тиль, которым впервые в мировой практике удалось выделить эти самые клетки костного мозга. Статья с результатами их исследований была опубликована в журнале Nature в 1963 году, однако сам термин «стволовые клетки» канадские ученые стали употреблять гораздо позже. Зато им удалось заложить научные основы трансплантации костного мозга, которая была успешно осуществлена уже в 1968 году.
А вот американец Лерой Стивенс такой популярный ныне термин употребил еще в 1970 году, для объяснения результатов своих опытов, в которых после инъекции суспензии эмбриональной клеточной ткани у мышей образовывалась тератома — злокачественное новообразование, содержащее различные виды тканей из всех трех зародышевых листков.
Авторство культового термина приписывается также британцам — Мартину Эвансу, который совместно со своим соотечественником Мэтью Кауфманом, независимо от американца Гейла Мартина, в 1981 году впервые выделил стволовые клетки из мышиных эмбрионов. И только у Джеймса Томсона и его сотрудников пальму первенства никто не оспаривает (хотя и упоминают Джона Беккера, практически одновременно добившегося аналогичных результатов). Более того, журнал Science назвал их достижение третьим по значимости в биологии ХХ века — после открытия двуспиральной структуры ДНК и расшифровки человеческого генома.
Десятый класс, последняя четверть
Тот факт, что любой сложный организм развивается из одной-единственной клетки, по-настоящему удивляет лишь ученых. Большинство из нас с этой данностью давно уже свыклись, и, как правило, забывают прописные истины школьного учебника по биологии непосредственно после получения соответствующей отметки в аттестате (к слову сказать, новая учебная программа предлагает получать начальное представление о стволовых клетках в конце 10-го класса). Проскочив наиболее интересный для школьников вопрос о том, откуда берется зигота, можно будет благополучно перейти к следующим стадиям развития человеческого эмбриона.
В результате первых делений зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) образуются комочки из 2, 4, 8, 16 и так далее клеток. Вначале все они равноценны между собой и из каждой клетки можно получить полноценный организм (что и происходит в случае появления однояйцевых близнецов) или вырастить любую из 220 специфических клеток человеческого организма. Иными словами, эти клетки являются всемогущими — тотипотентными.
К пятому-шестому дню развития эмбрион постепенно меняет свои очертания. К этому времени в его состав входит от 50 до 150 клеток, и они уже представляют не гомогенную массу, а более сложное образование — бластоцисту. Она имеет вид полого пузыря, где под наружным слоем клеток в полости образуется отдельная группа из 20-40 клеток, которые собираются у одного из полюсов бластоцисты. Эта группа называется внутриклеточной массой, а ее клетки — плюрипотентными эмбриональными стволовыми клетками, которые обладают уже меньшим могуществом, чем их предшественницы. Так, например, получить из них тотипотентные клетки уже не удастся, да и к образованию целого организма они могут привести только в особых условиях. Зато они дают начало трем зародышевым листкам, из которых и формируются впоследствии все ткани и органы человека. Наружные же клетки бластоцисты превращаются в плаценту и другие поддерживающие структуры. На этом этапе эмбрион прикрепляется к стенке матки и продолжает свое развитие, в ходе которого клетки внутренней массы продолжают терять свою универсальность и осваивать новые «профессии».
Примерно через две недели наступает стадия гаструлы, когда происходит образование зародышевых листков и закладка органов. С шестой недели зародыш именуют уже плодом (фетусом), и его стволовые клетки соответственно называются не эмбриональными, а фетальными. Диапазон их могущества еще больше сокращается, и они являются уже только мультипотентными, то есть способными дать начало лишь определенным группам клеток. Более того, с 12-й недели развития эти клетки обретают иммуногенность — способность вызывать реакцию отторжения при пересадке в чужеродный организм. И, наконец, на последней стадии развития остаются лишь унипотентные стволовые клетки, которые способны превращаться только в один вид специализированных клеток. После рождения ребенка их именуют уже взрослыми стволовыми клетками.
По ходу развития стволовые клетки претерпевают не только качественные, но и количественные изменения. Если на стадии гаструлы из стволовых клеток состоит вся внутренняя масса, то в момент рождения их соотношение со специализированными клетками оценивается как 1:10 000, к 50-ти годам — 1:500 000, а к 70-ти — 1:1 000 000.
Уникальные свойства стволовых клеток, теоретически бессмертных и способных давать начало любым клеткам человеческого организма, и послужили причиной массового ажиотажа, который существенно осложняет выделение из всей этой шумихи рационального зерна и выработку взвешенного отношения как к возможностям стволовых клеток, так и связанным с ними вызовам.