Стовбурові клітини: із задзеркалля невігластва й маніпуляцій

Тепер уже важко повірити, що ще якихось вісім років тому термін «стовбурові клітини» був відомий лише вузькій групі фахівців. Усе змінилося після публікації в журналі Science сенсаційної статті групи американських учених під керівництвом Джеймса Томсона, яким удалося виокремити ембріональні стовбурові клітини людини й культивувати їх у штучному середовищі. Вслід за цим академічно сухим і стриманим повідомленням в авторитетному науковому виданні на непідготовлену громадськість упала лавина більш доступної інформації зі звичайних ЗМІ. Журналісти обіцяли ошелешеному людству «тут і тепер» вічну молодість і перемогу над невиліковними хворобами. А вже через декілька років ця інформаційна хвиля поступово стала спадати, залишаючи після себе лише брудну піну перманентних скандалів та гучних викриттів, під якою, власне, й ховається об’єктивна наукова інформація: чим є ці всюдисущі стовбурові клітини, на якому етапі перебуває процес їх вивчення, які перспективи й ризики несе їх використання.

Труднощі перекладу

В океані наукової й навколонаукової літератури, яка накопичилася за досить короткий термін, єдиної версії про родоначальника нової науки знайти не вдалося. Російськомовні видання ключову роль у формуванні вчення про стовбурові клітини відводять Олександрові Максимову. Відомий гістолог, професор Військово-медичної академії (Санкт-Петербург) ще на початку минулого століття замислився над механізмами відновлення клітин крові. Як відомо, більшість спеціалізованих клітин не мають здатності до поділу й самовідтворення. А термін життя еритроцитів, наприклад, становить лише сто днів. Потреба підтримувати кількість їх на певному рівні примушує людський організм виробляти, за деякими оцінками, кілька тонн крові протягом життя! Природно, в умовах «кустарного» виробництва такі масштаби неймовірні, і вчений узявся за пошуки «конвеєра».

Суто умоглядно такий агрегат був виявлений Максимовим у кістковому мозку. Відповідно до створеної ним теорії, там мали міститися спеціальні клітини, єдине призначення яких — ділитися. Після кожного поділу одна зі щойностворених клітин спеціалізується й перетворюється в клітину крові, а інша, не зазнавши жодних перетворень, займає місце своєї родоначальниці. Цю теорію Максимов виклав 1909 року на засіданні міжнародного гематологічного товариства в Німеччині і навіть нібито вжив термін «стовбурова клітина», правда, у німецкомовному варіанті. 1922 року вчений взагалі переїхав до Чикаго, проте в західному світі його внесок у становлення теорії стовбурових клітин залишився практично непоміченим.

Трохи більше пощастило Сергію Воронцову, харківському хірургу, якого в Росії вважають «російським ученим». 1913 року він прославився першими операціями з пересадки чоловікам сім’яників людиноподібних мавп, ставши прообразом булгаковського професора Преображенського. А після переїзду до Франції активно займався пересадкою ембріональних тканин. Там із ним успішно конкурував доктор медицини і теології Пауль Ніханс, відомий тим, що жінці, якій помилково під час операції було видалено паращитовидну залозу, зробив рятівну ін’єкцію із суспензії клітин аналогічної залози ембріона вівці. І хоча Ніханс став згодом «придворним лікарем» Папи Римського Пія XII й лікував багато інших історичних осіб, американські журнали Time і Forbes наприкінці минулого століття відзначили видатні заслуги перед наукою саме українського вченого.

Роботи Олександра Фріденштейна і Йосипа Черткова з особливими клітинами кісткового мозку, які вдалося перетворити на хрящову, кісткову і жирову тканини або просто примусити нескінченно розмножуватися в чашках Петрі, теж не стали надбанням світової науки. Що, власне, й не дивує — у 60-ті роки науковим ідеям було не під силу подолати «залізну завісу».

Відтоді починається й «західне» літочислення епохи стовбурових клітин. Причому і в англомовних версіях одностайності з приводу «батька-засновника» нової науки не спостерігається. Канадці переконані, що її фундамент заклали їхні співвітчизники Ернест МакКалок і Джеймс Тіль, яким вперше у світовій практиці вдалося виокремити ці клітини кісткового мозку. Статтю з результатами їхніх досліджень було опубліковано в журналі Nature 1963 року, проте сам термін «стовбурові клітини» канадські вчені стали вживати значно пізніше. Зате їм удалося закласти наукову основу трансплантації кісткового мозку, яку було успішно здійснено вже 1968 року.

А ось американець Лерой Стівенс такий популярний нині термін ужив ще 1970 року для пояснення результатів своїх дослідів, у яких після ін’єкції суспензії ембріональної клітинної тканини в мишей утворювалася тератома — злоякісне новоутворення, що містить різні види тканин із усіх трьох зародкових листків.

Авторство культового терміна приписується також британцям — Мартін Еванс спільно зі своїм співвітчизником Метью Кауфманом, незалежно від американця Гейла Мартіна, у 1981 році вперше виділили стовбурові клітини з ембріонів мишей. Ось тільки в Джеймса Томсона і його співробітників пальму першості ніхто не оскаржує (хоча й згадують Джона Беккера, який практично одночасно досяг аналогічних результатів). Більше того, журнал Science назвав їхнє досягнення третім за значенням у біології ХХ століття — після відкриття двоспіральної структури ДНК і розшифрування людського геному.

Десятий клас, остання чверть

Той факт, що кожен складний організм розвивається з однієї-єдиної клітини, по-справжньому дивує лише вчених. Більшість із нас до цієї даності давно вже звикла і, як правило, забуває прописні істини шкільного підручника з біології відразу ж після виставлення відповідної оцінки в атестат (до речі, нова навчальна програма пропонує отримувати початкове уявлення про стовбурові клітини наприкінці 10 класу). Проскочивши найцікавіше для школярів питання про те, звідки береться зигота, можна буде благополучно перейти до наступних стадій розвитку людського ембріона.

У результаті перших поділів зиготи (заплідненої яйцеклітини) утворюються групи з 2, 4, 8, 16 тощо клітин. Спочатку всі вони рівноцінні між собою, і з кожної клітини можна одержати повноцінний організм (що й відбувається в разі появи однояйцевих близнюків) або виростити будь-яку з 220 специфічних клітин людського організму. Інакше кажучи, ці клітини є всемогутніми — тотипотентними.

До п’ятого-шостого дня розвитку ембріон поступово змінює свої обриси. На цей час до його складу входять від 50 до 150 клітин, і вони вже становлять собою не гомогенну масу, а більш складне утворення — бластоцисту. Вона має вигляд порожнистого міхура, де під зовнішнім шаром клітин у порожнині утворюється окрема група з 20—40 клітин, які збираються біля одного з полюсів бластоцисти. Ця група називається внутрішньоклітинною масою, а її клітини — плюрипотентними ембріональними стовбуровими клітинами, які вже не такі могутні, як їхня попередниця. Так, наприклад, одержати з них тотипотентні клітини вже не вдасться, та й до утворення цілісного організму вони здатні лише в особливих умовах. Зате вони започатковують три зародкові листки, з яких і формуються згодом усі тканини та органи людини. Зовнішні ж клітини бластоцисти перетворюються на плаценту й інші допоміжні структури. На цьому етапі ембріон прикріплюється до стінки матки і продовжує розвиватися, у процесі чого клітини внутрішньої маси далі втрачають свою універсальність і освоюють нові «професії».

Приблизно через два тижні настає стадія гаструли, коли відбувається утворення зародкових листків і закладання органів. З шостого тижня зародок іменують уже плодом (фетусом), і його стовбурові клітини, відповідно, називаються не ембріональними, а фетальними. Діапазон їхньої могутності ще більше скорочується, і вони вже є тільки мультипотентними, тобто здатними започаткувати лише певні групи клітин. Більше того, з 12-го тижня розвитку ці клітини набувають імуногенності — здатності викликати реакцію відторгнення під час пересадки в чужорідний організм. І, нарешті, на останній стадії розвитку залишаються тільки уніпотентні стовбурові клітини, які здатні перетворюватися тільки на один вид спеціалізованих клітин. Після народження дитини їх іменують уже дорослими стовбуровими клітинами.

У ході розвитку стовбурові клітини зазнають не лише якісних, а й кількісних змін. Якщо на стадії гаструли зі стовбурових клітин складається вся внутрішня маса, то в момент народження співвідношення їх та спеціалізованих клітин оцінюється як 1:10 000, до 50 років — 1:500 000, а до 70 — 1:1 000 000.

Унікальні властивості стовбурових клітин, теоретично безсмертних і здатних започатковувати будь-які клітини людського організму, й послужили причиною масового ажіотажу, який істотно ускладнює виокремлення з усього цього галасу раціонального зерна та вироблення зваженого ставлення як до можливостей стовбурових клітин, так і до пов’язаних із ними викликів.