Год генов и стволовых клеток

Этот год не открыл медицине и биологии нового Пастера, Моргана, Гарвея, Менделя или Медовара. Не было сделано и феноменальных открытий, принципиально изменивших парадигму современной биологической науки. Может быть, для этого просто ещё не пришло нужное время: биология, и тем более медицина, всё ещё находятся на самом раннем этапе своего развития, собирая и систематизирую факты. В этом учёные в завершающем году более чем преуспели.

Как уже стало привычным в последние годы, самые интересные результаты были достигнуты в области генетики и клеточной биологии.

По мнению одного из самых авторитетных научных журналов, американского Science, «прорывом года» стало как раз открытие множества вариантов и модификаций человеческих генов.

Завершившийся в прошлом столетии проект «карты генома» пока дал ученым лишь текст, разбитый на абзацы – гены, но о функциях, роли и возможных модификациях каждого из них известно далеко не все. Совершенствование методик выделения и анализа ДНК, методов блокирования или, напротив, усиления действия генов для выявления их роли в организме, и, что немаловажно, удешевление всех этих исследований, привело к тому, что новостные ленты целый год пестрели сообщениями «открыт ген, отвечающий за...», «создана мышь, способная...»

На самом деле, все эти работы состоят просто в полноценном анализе того или иного гена с поиском его модификаций, тщательной проверкой последовательности нуклеотидов, выявлением синтезируемых белков, а затем созданием «сверхживотных» с помощью двух Нобелевских открытий. Либо «нокаутных» мышей, у которых этот ген отсутствует, либо червей, у которых полностью ингибирована его функция. Так же используются и методы химеризации, трансфекции или стимуляции экспрессии соответствующего гена.

К генетике можно отнести и то, что ученые обнаружили многочисленные модификации, отвечающие за развитие тяжелых, и до этого не ассоциировавшихся с генами заболеваний. Под данную категорию подпадает, в частности, проект «геномика рака», заключающийся в анализе многочисленных мутаций в различных раковых клетках. Этот проект отмечен другим, не менее авторитетным журналом – британским Nature.

Реализация программы дала онкологам около сотни новых мишеней – мутантных генов для генной терапии. Практический выход этих работ, проводимых в сотнях лабораторий по всему миру, пока представляется очень туманным. Основной результат – индивидуальный ДНК анализ, позволяющий выявить предрасположенность к тому или иному заболеванию, да и то лишь с вероятностью от 40% до 80%.

Эти открытия должны найти применение при развитии генной терапии, когда с помощью различных векторов в клетки человека вставляют новые участки ДНК, восстанавливающие нормальные функции. Пока же исследования самого метода у людей находятся на очень раннем этапе, но результаты уже достойные. Ведь это единственный способ бороться с генетической причиной большинства заболеваний.

Отошедшие на второй план клеточные биологи главным – с точки зрения как Nature, так и Science – открытием прошлого года обязаны все равно генетикам.

Летом были открыты гены, отвечающие за мультипотентность – основное свойство эмбриональных стволовых клеток, позволяющее им превращаться во все клетки человеческого организма. Именно эту группу из четырех генов американские и японские специалисты независимо внедрили в фибробласты кожи взрослого человека, превратив их в эмбриональные стволовые клетки.

Редколлегия Nature отметила и работу американской группы под руководством Шухрата Миталипова по клонированию приматов как другой источник получения стволовых клеток. Сюда же можно отнести опыты по партеногенетической активации человеческой яйцеклетки с получением таких же линий эмбриональных стволовых клеток.

Но ни одно из этих трех направлений, даже с одобрения католической церкви, не снимает запрета на использование таких клеток в клинической практике. И если проблема с относительно этическим способом получения неотторгаемых клеточных линий в этом году решена аж тремя способами, то риск нежелательных превращений при трансплантации остается тем же, если не большим, особенно в аспекте столь длительных манипуляций с геномом.

Сверхспособности современных микроскопов и расчетных моделей позволили закончить в этом году несколько масштабных проектов по выявлению точной структуры и механизмов действия субклеточных объектов. Во-первых, ядерной поры – сложноорганизованных «ворот», обеспечивающих направленное и контролируемое движение молекул в ядро и из ядра, отграниченного от цитоплазмы собственной мембраной. Детализованы и другие мембранные структуры: адренергический рецептор, белки теплового шока, натрий-калиевый насос и другие АТФазы. Воссоздано строение РНК-полимеразы – фермента, отвечающего за образование РНК, выполняющей основную информационную роль.

Такая детализация необходима и эффективна в создании «классических» лекарств, взаимодействующих с мишенью на основании пространственного или химического сродства.

Уважаемые редколлегии обошли стороной открытие энтоза – нового вида клеточной гибели, пока продемонстрированного только для одной клеточной линии. Но именно этот открытие, как и апоптоз 30 лет назад, может стать толчком для разработки новых противораковых препаратов, предопределяющих нелегкую судьбу клетки.

Предполагаемая редакциями двух авторитетнейших журналов стратегия научных исследований следующего года (а судя по её неизменности в последнее время, нескольких следующих лет) проста: генетики будут детализировать работу генов, клеточники – искать новые и превращать уже изученные человеческие клетки из одного типа в другой, ну а молекулярные биологи – визуализировать еще не известные структуры.

В практической медицине не очень принято подводить итоги года, но к основным достижениям можно отнести следующие.

Успешный старт испытаний генной терапии сразу нескольких тяжелых заболеваний: миодистрофии Дюшенна, болезни Паркинсона, врожденной прогрессирующей слепоты. Можно считать, что в руках врачей оказался новый действенный инструмент, подброшенный самой природой, – правда, применять его следует с очень большой осторожностью.

Все большую популярность среди западных врачей и ученых начинает приобретать «традиционная» медицина, использующая для лечения травы, настойки и обычную пищу. Правда, европейские и американские апологеты, в отличие от своих китайских коллег, кроме детального изучения свойств зеленого чая в борьбе с сепсисом, нейродегенеративными расстройствами, болезнями кишечника, исследовали и красное вино, показав его пользу при диабете, инфекциях желудка и лишний раз напомнив о его «необходимости» в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.

Основные проблемы, впрочем, остались теми же: инфекционные заболевания, по мнению экспертов, с каждым годом становящиеся более опасными для человечества.

И хотя ежемесячно появляются новые антибактериальные средства, детализированы особенности самых опасных возбудителей – малярии, лептоспиры и внутрибольничных кокков и палочек; угрозу эту пока удается лишь сдерживать, но окончательно справиться с ней пока не получается.

Так что рекомендации врачей остаются прежними вне зависимости от достижений науки: личная гигиена, внимание к собственному здоровью, здоровый образ жизни и правильное питание. Осталось продержаться до рубежа 20-х годов XXI века: если верить статистическим подсчётам, через пятнадцать-двадцать лет совершённые в уходящем году биомедицинские открытия должны найти применение в повседневной врачебной практике.