Стволовые клетки лишились дефекта

Ученые из США получили генетически модифицированные стволовые клетки. Разработанный ими метод позволит остановить разрушение клеток крови, переносящих кислород. Их разрушение приводит к закупорке сосудов жизненно важных органов.

Болезнь, методы лечения которой пытались найти ученые, является достаточно редкой. При синдроме Маркиафавы-Микели у пациента начинают разрушаться эритроциты – переносящие кислород клетки крови, а также резко увеличивается риск образования тромбов. Последнее обстоятельство чревато уже не просто слабостью и одышкой, но и тяжелыми осложнениями вплоть до закупорки сосудов жизненно важных органов.

Когда нет новой крови

Причина синдрома Маркиафавы-Микели известна. В костном мозге больного нарушается процесс формирования эритроцитов из стволовых клеток крови. Стволовые клетки, которые в последнее время активно изучаются медиками, способны практически неограниченно делиться и давать «потомство», приобретающее различную специализацию. Из стволовых клеток крови получаются не только эритроциты, но и другие специализированные клетки. Если они оказываются повреждены или уничтожены, страдает весь организм: воспроизводить определенные типы клеток оказывается некому.

Недавняя работа японских биологов, например, подтвердила важность стволовых клеток кожи: мыши, у которых эти клетки оказались убиты радиацией, быстро поседели. Вырабатывающие черный пигмент меланоциты отжили положенный им срок, а заместить их «потомки» стволовых клеток уже не могли. Но если седина – явление пусть неприятное, но не смертельное, то утрата клеток крови является намного более серьезной проблемой.

Исправить основы

В настоящее время с поражением стволовых клеток крови (а оно может лежать в основе не только синдрома Маркиафавы-Микели, но и других заболеваний) врачи борются пересадкой костного мозга. У донора при этом берется сравнительно небольшое количество ткани и эта потеря со временем восполняется, но широко внедрить подобные пересадки в практику не получается: к совместимости тканей предъявляются очень жесткие требования. Лучший донор – это близнец, просто сестра или брат подходят уже далеко не всегда. А просто другой пациент практически исключен вовсе.

Похищения органов

Именно несовместимость тканей при пересадке заставляет крайне скептически относится к городским легендам о «похищении органов». Почка или иной орган от случайного прохожего вряд ли приживутся у столь же произвольного пациента. В США для того, чтобы реализовать пересадку почек, пришлось сделать специальную базу данных с десятками тысяч пациентов, но даже с ее помощью искать доноров по-прежнему затруднительно.

Но если проблема не в целом костном мозге, а дефекте стволовых клеток – то можно найти и другой путь. Биологи достаточно давно научились встраивать в ДНК новые гены и удалять из генома старые: исследователи из института клеточной инженерии при медицинском центре Джона Хопкинса решили отработать подобную починку генома непосредственно на стволовых клетках.

Корректоры генов

Ген, геном и ДНК

Ген – это участок ДНК. На одной молекуле может быть много разных генов (до тысяч) и с каждого гена может считываться информация, необходимая клетке для управления синтезом белка. Гены хранят как «чертежи», по которым собирается белок, так и специальные фрагменты, при помощи которых сборка белка может быть остановлена или запущена вновь. Все гены клетки вместе взятые называются геномом.

Биологи, которые создают генетически модифицированные организмы, используют специальные ферменты, которые прилипают к молекуле ДНК в определенном месте (это место можно задать с очень высокой точностью) и разрезают ее пополам. После этого в разрыв при помощи других ферментов вставляется заранее добавленный фрагмент чужой ДНК – так можно заменять произвольные гены при условии, что нам известна их последовательность.

А последовательность генов, которые «выходят из строя» при синдроме Маркиафавы-Микели ученые уже знали, поскольку до них болезнь изучали многие группы медиков и биологов по всему миру. Оставалось только подобрать правильные «ножницы» для вырезания гена. И в этом исследователям помогли их коллеги из Гарвардского университета и Юго-Западного медицинского центра при университете Техаса.

Подбор специального фермента для разрезания ДНК ученые в своей статье, опубликованной в журнале Cell: Stem Cell, описывают особо. Несмотря на то, что число трансгенных животных и растений уже перевалило за тысячу видов, с человеческими стволовыми клетками на всего шесть удачных экспериментов приходилось множество безуспешных попыток. Таким образом медики и биологи не просто «поправили» геном стволовой клетки, но и предложили метод, который позволит в будущем облегчить эту процедуру.

Лечение

Пока результаты ученых затронули только лабораторию, а не клинику. Когда генетическая коррекция стволовых клеток будет достаточно отработана, схема лечения (причем не только синдрома Маркиафавы-Микели, но и некоторых других болезней) будет выглядеть так: вначале у пациента возьмут образец его костного мозга. Потом из полученной ткани выделят стволовые клетки и в лаборатории «отремонтируют» поврежденные гены. Генетически модифицированный материал вырастят, проверят и пересадят обратно. Но для больного, по сути, все сведется к двум процедурам. Достаточно сложным технически, но не сравнимым с необходимостью принимать лекарственные препараты в течение всей жизни.