К
О

КЛЕТКА

Р
О
Т
К
И
Е

С
О
О
Б
Щ
Е
Н
И
Я

 2

Отрастим зубы заново
     Сенсация, пришедшая из США, кажется неправдоподобной. Впервые ученым удалось с помощью искусственной регенерации вырастить новый фрагмент тела взамен утраченного.
Коллектив исследователей из Форсайтовского института под руководством доктора Доминика де Паола, проведя большую серию экспериментов, вырастил живой зуб из стволовых клеток шестимесячного поросенка. Пока только поросенка. Теперь на очереди - человек. Ученые не сомневаются: в стоматологии грядет революция. Пройдет немного времени и вместо пломбирования больных зубов или замены их на протезы медицина будет просто выращивать пациентам новые.
     Проблема эта занимает медиков со времен Парацельса, с тех пор как медицина стала превращаться в науку. И особенно актуальной ее делали войны - занятие, которому человечество активно предавалось на всех этапах своей истории. А на войне тяжелейшие травмы ведут к невосполнимым потерям. Вот если бы утраченную руку или ногу заставить снова отрастать... Идея не столь уж фантастична, поскольку в природе тьма подобных примеров. Разрубите земляного червя пополам - и обе половины будут жить и расти. Так же и морские звезды безболезненно расстаются со своими щупальцами, тут же обзаводясь новыми. Да и у сложнее организованных животных в этом отношении нет проблем. Наступите ящерице на хвост, и она оставит вам его в подарок, а себе отрастит новый. Да что там хвост - маленькая аквариумная рыбка данио отращивает себе даже сердце, если предыдущее было разрушено. Но такой регенерацией - восстановлением утраченных органов и тканей - обладают только холоднокровные животные. Млекопитающих природа обделила, в том числе и человека.
     Нет, обделила, конечно, не совсем. У человека тоже кое-что регенерирует: заживляются порезы на коже, зарастают резаные и колотые раны, восстанавливает отдельные разрушенные участки печень - все это без вмешательства хирурга. Но отрубленный палец не вырастет вновь, не говоря уже о всей руке. И это непонятно. Ведь восстановление разрушенных тканей и целых органов - могучее оружие живого существа в борьбе за существование. Но поскольку в длительном процессе эволюции млекопитающие произошли от холоднокровных, которых природа наградила регенерацией в значительной степени, то и высшие живые существа должны обладать этим весьма полезным свойством хотя бы в той же степени. Почему же этого не произошло?
     А в самом ли деле не произошло? Ведь если частичная регенерация у теплокровных все же происходит, то нет никаких биологических законов, запрещающих полное восстановление утраченного. На это указывают и так называемые фантомные боли, когда в сырую погоду у инвалидов дают себя знать отсутствующие конечности. Руки нет, а она ноет, значит, есть какие-то ткани, которые, возможно, могли бы стать основой для новой руки. И в последние годы наука нашла эту основу - стволовые клетки.
     О них следует сказать особо. В то время как все органы нашего тела - сердце, легкие, почки и так далее - состоят из специфических, "специализированных" клеток, имеющих свое особое строение и свои функции, и при пересадке их на другие органы они просто работать не будут, стволовые, образно говоря, универсалы. Пересади их на сердце, и они превратятся в сердечные, пересади на почки - станут почечными клетками и будут великолепно функционировать. И это их свойство открывает перед медициной огромные перспективы. Скажем, что если пересадить их на место удаленного зуба?
      Увы, такой "лобовой" путь заводил в тупик: не желали стволовые клетки расти и превращаться в новый зуб. Механизм регенерации млекопитающих, устроенных гораздо сложнее, чем низшие животные, требовал другого подхода для запуска в действие. И его нашли. Доминик де Паола и его коллеги построили "скелет" зуба из полимера, который разлагается в организме под действием биологических веществ, "высеяли" на него зубные стволовые клетки шестимесячного поросенка и поместили эту конструкцию... крысе на место удаленного зуба. Почему такой неожиданный пируэт: от поросенка крысе... Не проще ли у самого поросенка удалить зуб и снова его вырастить? Не проще. Стволовые клетки нужны только молодые, полные сил. А в молодости зубы редко теряют. Расчет был простой: если стволовые клетки молодого поросенка превратятся в зуб у старой крысы, то таким же образом можно выращивать зубы и у других млекопитающих, в том числе у человека.
     Тем более что у организмов свиньи и человека очень много общего, так что особых проблем быть не должно. И расчет оправдался. Оказывается, для запуска механизма регенерации у млекопитающих стволовым клеткам нужна основа - форма, которую они должны принять и наполнить соответствующим содержанием - костной тканью, составляющей массу зуба, полостью пульпы, зубной эмалью. Через 30 дней полимерный "скелет" полностью рассосался, а из десны показалась маленькая зубная коронка, которая еще через месяц превратилась в обычный зуб, ничем не отличающийся от соседних. В том числе и способностью к зубной боли.
     По мнению участников эксперимента, в ближайшие пять лет будет окончательно отработана технология "биопротезирования" из стволовых клеток, которую можно будет опробовать на человеке. На внедрение же нового способа в широкую практику потребуется максимум десять лет.
     Мы попросили прокомментировать это достижение американских коллег директора Института молекулярной генетики РАН академика Евгения Свердлова.
     - Это, конечно, замечательный результат, - сказал Евгений Давидович, - но, честно говоря, я не особенно удивился. Этого следовало ожидать. И не только в стоматологии. Ведь стволовые клетки обладают уникальными свойствами, о которых мы пока еще мало знаем. Но одно уже можно считать верным: они позволяют выращивать органы. Главное, понять механизм этого явления и научиться приводить его в действие.
     - А если придет информация, что в какой-то лаборатории сумели отрастить потерянную руку, вы удивитесь?
     - Не знаю. Возможно, и нет.

-

Стволовые клетки
В последнее время мы все чаще читаем в газетах и журналах и слышим с экранов телевизоров о стволовых клетках, о клеточной терапии, о "чудесном омоложении" и о лечении различных заболеваний с помощью современных клеточных биомедицинских технологий.
Стволовые клетки являются той основой ("стволом"), из которой развивается "древо" всего организма.
На самых ранних стадиях своего развития зародыш полностью состоит из стволовых недифференцированных клеток, затем начинаются этапы дифференцировки этих клеток и из них образуются все органы и ткани организма.
Во взрослом организме эти клетки содержатся в небольших количествах в крови и костном мозге и в еще меньших количествах во всех органах и тканях. Поскольку эти клетки могут преобразовываться в клетки любых органов и тканей, то они играют в организме роль своего рода экстренной помощи. Если где-то в организме неполадка, стволовые клетки направляются туда и, преобразуясь в клетки поврежденного органа, способствуют восстановлению его функции. С возрастом количество стволовых клеток становится все меньше и, соответственно, восстановительные возможности организма снижаются.

Стволовые клетки - это ключевой термин стремительно развивающейся науки - клеточной биологии и медицины. Открытия в этой области буквально следуют одно за другим, внушая все большие надежды на исцеление от многих тяжелых недугов и продление сроков активной и полноценной жизни.
Уже сейчас список тяжелых и даже смертельных заболеваний, для лечения которых успешно применялись стволовые клетки, очень велик. Это онкологические и неонкологические заболевания крови, наследственные расстройства обмена веществ и иммунной системы, другие наследственные нарушения, сердечные заболевания, болезни печени, нервной системы, костной и мышечной систем. Каждый день приносит новую информацию об успешной работе ученых в разных странах и новых открытиях в этой области.

Основными источниками стволовых клеток для клеточной терапии являются костный мозг и периферическая кровь (кровь, циркулирующая в организме ), т.н. фетальный материал (т.е. абортный) и пуповинная кровь.
Если человек уже заболел, то получить из его крови или костного мозга стволовые клетки достаточно сложно.
Во-первых, это дорогая и небезобидная процедура, в частности, потому, что необходимо введение стимуляторов гемопоэза,
во-вторых, с возрастом количество стволовых клеток существенно уменьшается,
в-третьих, часто очень важен фактор времени.
Значит, встанет вопрос о поиске подходящего донора, а это непросто.

В США и развитых странах Европы существуют регистры доноров костного мозга, в США в этом регистре около 4 млн. человек.
В России только начали создавать подобный регистр на базе лаборатории гематологии СПбГМУ. При работе с фетальным материалом невозможно закрыть глаза на имеющиеся морально-этические проблемы. И только сохранение стволовых клеток, содержащихся в пуповинной крови, дает возможность использовать собственные клетки человека, если возникнет такая необходимость, исключить все этические препятствия, а также работать с материалом, полностью исключающим реакцию отторжения. При этом важно учесть, что процедура сбора пуповинной крови производится, когда пуповина пережата и перерезана, без какого-либо контакта, как с матерью, так и с ребенком, процедура абсолютно безопасна и безболезненна.

Мы подошли к главному. Каждая капля пуповинной крови может быть дороже золота! В ней содержится большое количество стволовых клеток, причем собственных клеток Вашего ребенка. Для того, чтобы их сохранить, нужно обратиться в банк пуповинной крови. Во всем мире банки пуповинной крови существуют более 10 лет, в США их уже более 25, в Европе около 20. Разработан международный протокол, регламентирующий процесс сбора крови, выделения из нее стволовых клеток, типирования и тестирования крови.
Во всем мире сделаны уже тысячи успешных трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови. Наконец такой банк открылся и в Москве. Он создан на базе банка костного мозга Онкологического центра, который успешно работает уже более 15 лет.
Он называется ГЕМАБАНК.

Гемабанк предлагает свои услуги по криоконсервированию и сохранению стволовых клеток пуповинной крови, клетки хранятся в парах жидкого азота, при температуре -190 С. Имеющийся в мире практический опыт по хранению клеток с последующей проверкой их жизнеспособности превышает 15 лет хранения, теоретически же они могут храниться неограниченно долго.
Принимая решение о сохранении стволовых клеток пуповинной крови, Вы обеспечиваете будущего ребенка своего рода полисом биологического страхования жизни.
Не упустите свой шанс!
Сделайте свой выбор, который однажды может спасти жизнь Вашего ребенка!
Помните, что шанс сохранить пуповинную кровь Вашего ребенка дается только один раз в жизни!

Как бактерии «видят» окружающую среду?
07.01.2005. www.n-t.org
Впервые ученые установили, что бактерии умеют использовать детекторные системы сонарного типа, чтобы распознавать и разрушать другие клетки. Это открытие позволяет понять, каким образом некоторые бактерии «узнают», в какой момент вырабатывать токсины, осложняющие инфекцию. «Блокируя механизм распознавания или нарушая его, можно предупредить выработку токсинов и ограничить последствия инфекции», – отмечает автор исследования Майкл Гилмор, ученый из института Schepens Eye (Гарвардский университет).
Ученые исследовали бактерию, известную своей сопротивляемостью различным антибиотикам – Enterococcus faecalis (фекальный энтерококк). Этот микроорганизм способен производить токсины в определенных условиях, до последнего времени неизвестных. Они установили, что токсины вырабатывались в тот момент, когда рядом с бактерией находилась клетка другого типа (например, человеческий лимфоцит). Каким же образом она распознает потенциального врага?
Enterococcus faecalis выбрасывает в окружающую среду два вещества. Одно из них соединяется с клеткой-чужаком, а другое возвращается, чтобы «предупредить» бактерию, которая начинает производить токсины. Если поблизости нет других клеток, оба вещества нейтрализуют друг друга, и бактерия отдыхает.
Результаты исследования открывают перед терапевтами новые перспективы, основанные на понимании механизма производства токсинов. С другой стороны, добавляет Гилмор, «если бактерия способна видеть другие клетки, мы, возможно, сумеем ею манипулировать и программировать ее детекторную систему, чтобы устанавливать и уничтожать другие структуры, такие, как минералы и прочие патогены». Другими словами, мы учимся вести биологическую борьбу на клеточном уровне.

Стволовые клетки: 75-процентная готовность?
31.05.2005. www.computerra.ru
Тема стволовых клеток в СМИ поднимается довольно регулярно, во многом, в силу того, что исследования в этой области ведутся постоянно. И довольно часто учёные разных стран объявляют о каких-нибудь "прорывах", правда, всё больше это промежуточные достижения, которые, конечно, много чего обещают, но обещанного, как известно, ждут долго.
Что-то подобное имеет место быть и со случившимся в середине апреля громким заявлением сотрудников Лейпцигского университета, представившим всем любопытствующим технологию (а точнее, концепцию на довольно ранней стадии разработки) выделения стволовых клеток из крови взрослого человека.

Стволовые клетки - особый тип клеток, ещё не дифференцировавшихся и, соответственно, имеющих потенциал преобразиться в клетки любых тканей организма.
А поскольку стволовые клетки представляют собой вот такой универсальный строительный материал для организма, то они рассматриваются как способ излечения самых тяжёлых недугов, связанных с разрушением нервных тканей, в первую очередь, болезней Паркинсона, Альцгеймера, а также переломов позвоночника с разрывом спинного мозга.
Впрочем, существуют различия между эмбриональными и взрослыми стволовыми клетками: потенциал вторых к дифференциации намного ниже, чем первых, которые способны превращаться лишь в определённые виды тканей.
Соответственно, главная проблема - откуда брать стволовые клетки. Наиболее, так сказать, "заманчивый" вариант - абортированный материал. Но тут тотчас же налетает громогласно вопящая толпа, во главе которой беснуются религиозные деятели и отдельно взятые президенты, хором голосящие: "Нельзя!"
Джордж Буш-младший яростно и при этом вполне последовательно выступает против любых экспериментов, связанных с клонированием, поэтому нет ничего удивительного в его угрозах зарубить любые законопроекты, так или иначе это дело легализующие. Поэтому очевидно, что идея создавать клонированные эмбрионы человека в качестве источника биологического материала (а именно, эмбриональных стволовых клеток) натолкнётся на самое жёсткое сопротивление со стороны главы североамериканских штатов.
Между тем, уже давно известно, что и во взрослом организме содержится некоторое (хотя и очень небольшое) количество стволовых клеток, пригодных для замещения если не любых, то, по крайней мере, некоторых видов живых тканей. Есть такие клетки, в том числе, и в спинном мозге, и в крови.
И вот сотрудники Лейпцигского университета объявили, что им удалось создать установку, которая позволяет выделять стволовые клетки из крови без ущерба для них.
Дело в том, что прежние методы предусматривали использование специальных химических маркеров для пометки стволовых клеток, что, собственно, делало их бесполезными для практического использования в дальнейшем.

Придуманная профессорами Лейпцигского университета Йозефом Кесом и Йохеном Гуком техника позволяет обходиться без маркеров: распознавание клеток осуществляется по их физическим характеристикам, а именно, эластичности.
Стволовые клетки лишены цитоскелетной оболочки, которая имеется у зрелых, дифференцированных клеток, поэтому стволовые клетки более эластичны. Установка Кеса-Гука использует довольно мощный, но слабо сфокусированный инфракрасный лазерный луч, который способен вызывать растяжение клеток и измерять степень этого растяжения. При этом клетка не погибает.

По данным доктора Майкла Уоттса, специалиста по гематологии и стволовым клеткам Лондонского университетского колледжа, в крови среднестатистического взрослого человека содержится порядка 10 тысяч примитивных (недифференцированных) клеток. Около 500 из них по своим характеристикам тождественны эмбриональным стволовым клеткам. Однако для научных исследований необходимы миллионы таких клеток.
Впрочем, существует специальный препарат G-CSF, который обычно дают донорам костного мозга. Этот препарат стимулирует выкачивание стволовых клеток из костного мозга в кровеносную систему. После курса G-CSF донорскую кровь пропускают через центрифугу и переливают обратно пациенту, собирая при этом две-три сотни миллионов примитивных клеток. 5% из них похожи на эмбриональные стволовые клетки. Главной проблемой было найти универсальный метод изоляции таких клеток.

В этой связи машина Кеса-Гука - наиболее перспективный подход; но тут мы возвращаемся к тому, с чего начали - к относительному, неполному успеху.
Дело в том, что машина немецких ученых способна тестировать порядка 3600 клеток в минуту, т.е. до 60 клеток в секунду. Этого мало. Однако, если удастся повысить скорость работы (и повысить существенно), то использовать человеческие эмбрионы станет просто не нужно.
Впрочем, практическую пользу эта машина приносит уже сейчас: с её помощью в крови престарелых пациентов отыскивают взрослые стволовые клетки, способные преобразовываться в клетки кожи, и пересаживают их в незаживающие раны, чтобы инициировать-таки процесс зарастания.

Между тем, сотрудники чикагского Института репродуктивной генетики сделали громкое заявление о разработке нового - совсем нового - метода получения эмбриональных стволовых клеток.
Метод вызвал немало скептических откликов, и многие говорят, что Юрию Верлинскому, руководителю команды генетиков, которые как раз и занимались этими разработками, придётся ещё немало потрудиться, чтобы доказать справедливость своих выкладок. Ибо пока всё это выглядит как-то уж "слишком просто".
Просто, или нет, но согласно Верлинскому, для получения эмбриональных стволовых клеток эмбрионы вообще необязательны. Верлинский утверждает, что ему и его команде удалось создать уже десять цепочек эмбриональных стволовых клеток по разработанной ими технологии.
"Гвоздём программы" является то обстоятельство, что в отличие от терапевтического клонирования вместо человеческих яйцеклеток используются уже существующие стволовые клетки, которые, как было сказано выше, присутствуют и во взрослом организме, правда, в очень небольших количествах.
Из стволовых клеток удаляется ядро, содержащее ДНК; затем у взрослых берутся клетки и сливаются со стволовыми. Идея состоит в том, что цитоплазма эмбриональной стволовой клетки перепрограммирует ДНК взрослой клетки, преобразуя её в точно такую же стволовую.
В результате, как утверждает Верлинский, ему и его соратникам удалось получить стволовые клетки (stembrids), которые генетически идентичны донорским взрослым клеткам. А следовательно, они не будут отторгаться иммунными системами пациентов, которым такие клетки будут вводиться.
Но это только в том случае, если Верлинскому и его коллегам действительно удалось получить эмбриональные стволовые клетки, которые в самом деле идентичны в генетическом плане клеткам донора...
В этом-то специалисты как раз и не уверены. На вопрос австралийского эксперта Алана Траунсона, почему Верлинский уверен, что полученные клетки несут только генетический материал донора взрослых клеток, Верлинский ответил, что его команда использовала женские стволовые клетки и мужские взрослые, и, в результате, полученные стволовые клетки были мужскими. Впрочем, окончательной проверки на иммунную совместимость Верлинский и его коллеги ещё не проводили.

Что же касается вопроса, являются ли stembrids на самом деле эмбриональными стволовыми клетками, то тут Верлинский утверждает, что stembrids выделяют ряд белков-маркеров, характерных именно для эмбриональных стволовых клеток; кроме того, они успешно дифференцировались в клетки сердечных мышц, нейроны и стволовые клетки крови.

Траунсон, чьи сотрудники экспериментируют с аналогичными технологиями, утверждает, что Верлинскому следует провести более детальное изучение полученных результатов. Помимо выявления белков-маркеров, Верлинский должен установить, способны ли его stembrids преобразовываться, как и настоящие эмбриональные стволовые клетки, в тератомы - тип опухоли, содержащей вперемежку клетки различных тканей одновременно. До тех пор в отношении и самих работ Верлинского, и его намерения выбить патент на технологию получения stembrids, эксперты настроены довольно скептично.
Однако, если окажется, что метод, предложенный Верлинским, работает, масса этических проблем, связанных с получением эмбриональных стволовых клеток, просто исчезнет.

Врожденный иммунитет: система раннего оповещения
апрель 2005 № 4 "В МИРЕ НАУКИ"
Система врожденного иммунитета - это самая первая линия обороны на пути инфекционного агента, пытающегося проникнуть в организм. Удивительные факты, обнаружившиеся при ее исследовании, помогут в создании новых методов лечения заболеваний и патологий, связанных с нарушениями иммунитета.
Недавно ученые установили, что воспалительную реакцию запускает древнее семейство белков, так называемые Toll-подобные рецепторы (TLR, от англ. Toll-like receptors), которые опосредуют врожденный иммунитет у самых разных организмов - от камчатского краба до человека. Если TLR не функционируют, то вся иммунная система рушится и организм остается совершенно беззащитным перед любой инфекцией. Однако излишняя активность TLR тоже опасна, т.к. может привести к хроническим воспалительным заболеваниям (например, к артриту), волчанке и сердечно-сосудистым патологиям...

 1     КОРОТКИЕ СООБЩЕНИЯ