Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком - Зерницка-Гетц Магдалена

В сравнении с такими животными, как планария, гидра, лягушка и саламандра, мы более продвинутые существа, однако не во всех смыслах. Когда речь идет о регенерации, они нас превосходят. Лягушки могут отрастить глаза, тритоны могут полностью вырастить новые конечности, а если вы продольно разрежете планарию, она регенерирует в двух новых индивидуумов [38]. Такие подвиги тесно связаны с эмбриональным развитием.

Подробности процесса регенерации, способные объяснить, каким образом стволовые клетки формируют замещающие структуры, недавно были раскрыты Питером Реддиеном из Института биомедицинских исследований Уайтхеда в Кембридже, штат Массачусетс. Питер обнаружил, что планария и акоэль (морской регенерирующий червь) для управления регенерацией в качестве источника информации используют сигнал, поступающий из поврежденных мышц [39].

Его команда выяснила, что для регенерации глаза нужны три согласованных действия, активирующих прогениторные клетки: сигналы о местоположении для создания масштабируемой карты, самоорганизация для привлечения прогениторных клеток и сами прогениторные клетки, которые расположены не в конкретном месте, а диффузно [40]. Разобравшись в том, как эти животные используют перечисленные механизмы и молекулы для регенерации взрослых тканей без побочных эффектов вроде рака, мы можем применить это на практике для регенерации или конструирования человеческих тканей.

Точно так же, как естественный органогенез происходит у плода, он может происходить и в организме животного, если имплантировать в него ткани или клетки из первичных органов. В 2018 году стало известно об эксперименте, в котором ЭС-клетки человека ввели в эмбрионы свиней, получив в результате химер, в основном являющихся свиньями, но с определенным количеством человеческих клеток в пропорции одна из десяти тысяч. Химерным свиночеловеческим эмбрионам позволили развиваться до двадцати восьми дней (первый триместр беременности свиньи). Можно ли будет таким способом инкубировать человеческие органы, генетически совместимые с организмом пациента, чтобы использовать их для трансплантации?

Ясно, что для начала надо решить ряд практических и этических проблем. Например, у свиньи беременность длится около ста двенадцать дней, а у человека — двести семьдесят четыре дня (девять месяцев), поэтому скорость развития эмбриональных клеток этих биологических видов разная. Ведущий исследователь в этой области, Хуан Карлос Исписуа Бельмонте из Института Солка в Ла-Хойе, сравнил это с автомагистралью, по которой машины передвигаются в три раза быстрее, чем вы. Надо правильно рассчитать время, чтобы не спровоцировать аварию [41]. Другими словами, до выращивания человеческих органов внутри животных нам еще далеко.

Одно из средств усовершенствования стволовых клеток для целей регенеративной медицины — генетическая модификация. Может даже возникнуть синергичная область, как показал пример Мишеля де Лука из Университета Модены и его команды, совместивших технологии стволовых клеток с генной терапией, чтобы справиться с буллезным эпидермолизом, редким генетическим заболеванием. Заболевание развивается из-за мутаций в любом из нескольких генов, кодирующих белки, которые прикрепляют внешний слой кожи (эпидермис) к нижележащей ткани, и в результате он просто отваливается [42]. Де Лука разработал метод получения стволовых клеток из человеческой кожи, заменил в них болезнетворные гены и вырастил в лаборатории слои здоровой кожи на скаффолдах.

Хирурги из Германии отправили в Модену лоскут кожи размером с большой палец, принадлежащий семилетнему мальчику с буллезным эпидермолизом, и сделали впоследствии пересадку кожи [43]. Через полгода после исходной биопсии мальчик вернулся в школу, ознаменовав триумф данного метода лечения вместе с новыми сведениями о биологии человеческой кожи. Однако вряд ли такой подход на основе комбинирования генной терапии и науки о стволовых клетках станет распространенным, поскольку он персонализированный и дорогостоящий.

Будущее репродукции: преимплантационное тестирование

Хотя мы фокусировались на применении исследований эмбрионального развития в регенеративной медицине, они гораздо больше подойдут для репродукции как таковой. Показательным примером служит тестирование эмбрионов.

Благодаря распространению ЭКО Алан Хэндисайд, Элени Контоджанни, Кейт Харди и Роберт Уинстон из Хаммерсмитского госпиталя в Лондоне применили в 1990 году метод проверки эмбрионов на наличие серьезных генетических расстройств, чтобы не допустить их передачи следующему поколению [44]. Этот тип генетического тестирования выполняется на ДНК, взятой из одной или двух клеток эмбриона, который сам состоит всего из нескольких клеток. Изначально этим методом определяли пол будущего ребенка, что было нужно родителям с наследственными заболеваниями, проявляющимися только у мальчиков, такими как мышечная дистрофия Дюшенна — смертельное заболевание, сопровождающееся потерей мышц и, быть может, самое известное благодаря Лоренцо Одону, чья жизненная история легла в основу фильма «Lorenzo’s Oil» («Масло Лоренцо») 1993 года. Отсеивая эмбрионы мужского пола, то есть несущие L-хромосому, врачи могли гарантировать, что в результате ЭКО у матери родится только девочка, а значит, здоровый ребенок.

Этические аспекты тестирования эмбрионов никогда не были однозначными. Например, они затрагивают вопрос о равенстве. Должна ли пара слепых, глухих или низкорослых из-за ахондроплазии родителей использовать преимплантационную генетическую диагностику (ПГД) для отбора эмбрионов с соответствующей инвалидностью [45]? Но в первую очередь выбор, предлагаемый ПГД, порождает опасную идею о том, что можно контролировать репродукцию для усиления желательных черт личности. На протяжении многих лет возникали вполне понятные сомнения, стоит ли использовать ПГД для отсеивания предрасположенности к заболеваниям и правильно ли отбирать желательные черты, хотя важно подчеркнуть, что генетическая природа многих качеств, таких как интеллект, настолько сложна, что данный метод здесь бесполезен.

Как показали первые случаи применения, ПГД является одним из многих способов выбрать пол ребенка. И сегодня степень искажения пропорции полов в культурах, где сыновья в приоритете, вызывает беспокойство. Пренатальная диагностика и инфантицид привели к тому, что на сто рождений девочек приходится сто десять — сто двадцать рождений мальчиков, хотя в норме должно быть сто четыре — сто шесть [46]. По данным фонда ООН в области народонаселения, в некоторых провинциях Китая на сто девочек рождаются сто тридцать мальчиков.

Репродуктология уже меняет мир, и статистика, собранная Европейским обществом репродукции и эмбриологии человека, свидетельствует о том, что примерно в 2% случаев ПГД используется для «социального установления пола» (social sexing), поскольку в патриархальном обществе предпочтение отдается сыновьям [47]. Хотя ПГД, которая проводится в случае ЭКО, является дорогостоящей процедурой, она, скорее всего, станет более дешевой и распространенной. Если в некоторых культурах отношение к женщинам не изменится, одним из последствий применения репродуктивной технологии может быть то, что этот мир, арифметически говоря, будет становиться все более мужским.

«Дизайнерские дети»

Техника преимплантационного тестирования использовалась также для создания того, что пролайферы[22] презрительно (и ошибочно) называют «дизайнерские дети». По-видимому, этот уничижительный термин был присвоен с целью создать впечатление (разумеется, абсолютно неверное), что родители подбирают себе эмбрионы, как дизайнерские шмотки.

Но селекция — это не то же самое, что дизайн. И в принципе не отличается от отбора здоровых эмбрионов во время рутинной процедуры ЭКО. Создать «дизайнерского ребенка» не также просто, как выбрать в бутике пару туфель, потому что нет единичного гена, который отвечал бы за блондинистость, рост или что там считается чертой идеального ребенка. Безусловно, есть генетические факторы, но они зачастую сложные, и есть много факторов окружающей среды, которые тоже нельзя сбрасывать со счетов.