Попробуем разобраться с сутью работы Гердона и Яманаки, используя комментарий о «биологическом нобеле-2012» к.б.н, с.н.с. НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ Евгения Шеваля. (http://postnauka.ru/faq/5510)
Напомним, что все клетки многоклеточного организма делятся на две большие группы: гаметы (от греч. Gamete – жена, gametes – муж) – это половые, или репродуктивные, клетки животных и растений и соматические клетки – все остальные клетки тела («уῶмб» – тело по древнегречески).
В процессе роста организма животного потенциал развития клеток сужается. Из оплодотворенной яйцеклетки можно получить любую клетку. Это свойство оплодотворенной клетки называется плюрипотентностью, («возможность развития по разным сценариям»). А вот возможности трансформации соматических клеток гораздо уже. Нейрон не превратится в клетку кожи, а клетка кожи не превратится в кардиомиоцит – клетку ткани сердца.
Наибольшим потенциалом среди соматических клеток обладают стволовые клетки. Сегодня об этих клетках слышали все, а открыты они были в 1908 г. Термин «стволовая клетка» (Stammzelle) был предложен к широкому использованию русским гистологом Александром Максимовым (1874 – 1928). (Маленькая историческая деталь. В 1919 году его избирают профессором эмбриологии Петроградского университета, в 1920 году он становится членом-корреспондентом Академии Наук, а зимой 1922 года А. А. Максимов покинул Россию. Причина понятна. Как пишут политкорректные источники, «после Октябрьского переворота А. А. Максимов, не приняв нового строя, эмигрировал сначала в Финляндию, а затем в США» (http://molbiol.ru/forums/lofiversion/index.php/t228462.html ), в «Википедии» же добавляется красочная деталь: «Зимой 1922 года он покинул Россию после того, как большевики заставили его убирать метлой двор».
А уже в апреле 1922 года А. А. Максимов начал работу в качестве профессора кафедры анатомии и возглавил лабораторию экспериментального исследования тканей в Чикагском университете).
Вернемся к работам нобелевских лауреатов. Работа, опубликованная Джоном Гердоном в 1962 году (награда долго ждала героя!), давно уже стала классической и приводится в любом серьезном учебнике эмбриологии. Суть проста. Была взята яйцеклетка лягушки, ядро в которой было «убито» облучением. В такую безъядерную клетку было подсажено ядро из клетки кишечника. Таким образом, соматическая специфика клетки уничтожалась, но сохранялся геном данного организма. (Геном – это совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма). И из такой гибридной клетки развивались головастики.
Этот эксперимент, в частности, доказывал, что геном соматической клетки содержит всю ту информацию, которая есть в яйцеклетке, а значит, сужение потенций клеток в ходе развития не связано с кокой-то деградацией части генов. Следовательно, развитие можно обратить вспять, превратив соматическую клетку в плюрипотентную с помощью такой вот хирургии на клеточном уровне. Из этого эксперимента, в частности, берут начало все работы по клонированию животных.
Заслуга Синъя Яманаки состоит в том, что ему первому удалось получить плюрипотентные клетки из зрелых соматических клеток, не используя эмбриональные клетки в качестве индуктора плюрипотентности. Активировав всего четыре гена, он превратитил обычные дифференцированные клетки соединительной ткани в стволовые. Это и есть перепрограммирование соматических клеток. В результате получаются так называемые индуцированные стволовые клетки, которые потом могут дать начало практически любым клеткам взрослого организма. По сути, в данном случае происходит омоложение, так как расширение «возможности развития по разным сценариям» – это и есть признак молодости на клеточном уровне.
Важность этих исследований состоит еще и в том, что подобный подход позволяет отказаться от работы с эмбриональным и абортивным материалом, который обычно служит источником стволовых клеток. В случае с человеком это сопряжено с этическими проблемами. Если же создавать плюрипотентные клетки из соматических, то такого рода сложностей не возникает. А стволовые клетки можно использовать для восстановления поврежденных болезнью или состарившихся органов и тканей. В настоящее время многие рассчитывают, что на основе этих работ удастся разработать методы получения необходимых стволовых клеток для медицины. Это дает надежду на то, что многие неизлечимые в настоящее время болезни когда-нибудь будут побеждены.