Книга Онтогенез. От клетки до человека - Джейми Дейвис

Даже уже имеющиеся данные по эмбриональному развитию можно использовать для разработки совершенно нового медицинского подхода. Люди с серьезными повреждениями, возникшими в результате нарушений развития, травм или инфекционных заболеваний, не всегда могут восстановить недостающую ткань. Даже если стволовые клетки в соседних неповрежденных участках ткани здоровы, они не всегда могут заселить участок, истерзанный воспалением или механическим повреждением. Уже более пятидесяти лет хирурги лечат таких пациентов путем трансплантации участков их собственной ткани (одно из первых применений этого метода – пересадка кожи при ожогах) или же тканей или органов недавно умершего или в некоторых случаях еще живого донора. Примером является трансплантация почек, сердца и легких. Применение этого метода ограничено, так как операционное вмешательство вынуждает поврежденные ткани посылать сигналы тревоги, активирующие защитные реакции и заставляющие фагоциты собирать фрагменты клеток новой ткани и демонстрировать их Т-клеткам. Если Т-клетки распознают чужеродные структуры, отсутствующие у реципиента (глава 17), они дают отпор, что приводит к отторжению органа. Людям, нуждающимся в пересадке, приходится ждать трансплантата от донора со схожим типом ткани. На практике это означает, что такие пациенты ждут по много лет, и все это время их жизнь зависит от неудобных и несовершенных аппаратов жизнеобеспечения (таких, как диализаторы). Было бы очень полезно научиться создавать новые ткани и органы вместо того, чтобы забирать их у других людей.

Представления о развитии как о линейном процессе, при котором гены работают согласно жесткому плану, не оставляют места для идеи создания тканей с нуля без участия эмбриона. Тогда единственный вариант – создать новый человеческий плод и пустить его на запчасти. Такой подход отвратителен с этической точки зрения и неприемлем в цивилизованном обществе. Однако есть и другой вариант: посмотреть, что именно делают гены и их продукты, чтобы работали механизмы коммуникации и самоорганизации молекул и клеток. Если в процессе нормального эмбрионального развития клетки могут организоваться в ткани, принимая верные решения в зависимости от окружения, то не можем ли мы убедить их делать то же самое в пробирке?

Складывается впечатление, что это возможно. Подтверждение можно найти в исследованиях развития почек, которое было описано в главе 10. С помощью пищеварительных ферментов можно деликатно разрушить развивающуюся почечную ткань так, что от нее останется облако отдельных клеток, свободно плавающих в пробирке. Если затем согнать эти клетки вместе, они будут хаотично перемещаться, отыскивая себе подобных. В течение нескольких дней они без всякой помощи экспериментаторов организуются в структуру, которая, по существу, ничем не отличается от нормально развивающейся почечной ткани.[378],[379] Один взгляд в микроскоп на то, как это происходит, красноречивее любых слов свидетельствует о врожденной способности наших клеток взаимодействовать и самоорганизовываться даже в странных и неестественных ситуациях.

От этих первых опытов с почками, легкими и другими тканями, проведенных в том числе и в моей лаборатории, далеко до создания органов, пригодных для пересадки человеку. Возможно, на это уйдут десятилетия. Тем не менее растущее понимание того, что клетки используют сигналы и обратную связь для самоорганизации в структуры эмбриона и могут при правильном культивировании делать то же самое в пробирке, открывает хорошие перспективы для дальнейших исследований. В частности, стволовые клетки способны давать начало всем специализированным клеткам ткани, и, если нам удастся создать условия для активации их механизмов самоорганизации, это может стать мощным инструментом для создания новых тканей. Использование стволовых клеток костного мозга для замены крови и иммунной системы, разрушенных терапией против лейкемии, уже стало рутинной операцией (этому в немалой мере способствует простая структура костного мозга). Стволовые клетки кожи, в норме замещающие изношенные клетки кожи и волос, успешно используются для лечения обширных ожогов, уничтоживших собственные стволовые клетки кожи пациента. Мезенхимные стволовые клетки костного мозга пациента используются для заполнения собственными клетками пациента донорской соединительной ткани, предварительно промытой от клеток донора. После такой процедуры иммунная система пациента воспринимает пересаженный участок соединительной ткани как «свой», и отторжения не происходит. Знаменитый пример одной из первых операций такого типа[380] – это воссоздание «трахеи Клаудии» (женщина потеряла трахею в результате болезни). Этот случай широко освещался в газетах.

Нужно понимать, что разрыв между реальным положением дел в этой области и сенсационными заявлениями, время от времени появляющимися в СМИ, огромен. На самом деле нам предстоит еще многому научиться и многое совершить. Тем не менее мы, возможно, живем на заре медицинской революции, основанной на новом знании о развитии человека. Успех этой революции не гарантирован. Она может осуществиться только при условии постоянной поддержки исследований (за счет налогоплательщиков, которых бывает трудно убедить в необходимости финансирования науки) и готовности новых поколений молодых ученых-энтузиастов посвятить жизнь разгадке тайн природы.

Хотя знания о развитии человека позволяют значительно повысить способность справляться с последствиями травм и болезней, нужно признать, что системы поддержания нашего организма несовершенны. Стволовые клетки выполняют огромную работу, но постепенно накапливающиеся в системе ошибки рано или поздно начинают сеять смятение, обрезать нормальные линии коммуникации и подрывать способность клеток правильно реагировать. Эта потеря производительности поначалу незаметна, но, накапливаясь, повреждения снижают способность организма выполнять необходимый ремонт. Эффективность физиологических процессов падает, а это приводит к дальнейшим затруднениям с ремонтом поврежденных структур. Это положительная обратная связь, но в данном случае она работает против нас. Как бы мы ни были осторожны, мы остаемся смертными. Наши гены – те самые, что обусловили производство белковых «машин», построивших наш организм, – конечно, могут быть переданы новому поколению, и тогда они в сочетании с генами другого человека снова возьмутся за строительство нового организма – молодого, но в конечном счете тоже смертного. Мы говорим себе, что это «жизненный цикл», но это не так. С точки зрения генов жизнь может быть и циклична, но с точки зрения отдельного человека – это путешествие в один конец, а «жизненный цикл» – утешительная выдумка «голых обезьян», пытающихся преодолеть страх темноты.