Блокада диабета
Американские исследователи улучшили состояние больных животных с помощью прямого генетического перепрограммирования части их клеток. Сотрудники Гарвардского университета заставили вырабатывать инсулин те клетки поджелудочной железы, которые природа не предназначила для выполнения этой функции. Успех эксперимента Дагласа Мелтона [Douglas A. Melton] и его ассистентов позволяет надеяться на то, что эта методика в будущем найдет применение в лечении сахарного диабета и многих других болезней. Однако следует сразу же подчеркнуть, что в настоящее время эта возможность в лучшем случае выглядит очень далекой.
Вряд ли стоит напоминать, какую огромную роль в жизнедеятельности организма играет инсулин. Этот гормон вырабатывает сравнительно небольшая популяция бета-клеток поджелудочной железы, которые локализованы в ее отдельных участках, так называемых островках Лангерганса. Две другие разновидности островковых клеток, которые обозначают греческими буквами альфа и дельта, производят гормоны глюкагон и соматостатин. Глюкагон, подобно инсулину, регулирует содержание сахара в плазме крови, а соматостатин влияет на процессы роста.
Однако поджелудочная железа вырабатывает не только эти три гормона. Островковые клетки по численности многократно уступают экзокринным клеткам, которые секретируют множество ферментов, участвующих в процессе пищеварения. При сахарном диабете первого рода бета-клетки погибают, в результате чего организм лишаются возможности самостоятельно регулировать углеводный обмен. Однако это заболевание не поражает экзокринные клетки, которые сохраняют жизнеспособность.
Гарвардские исследователи решили заблокировать развитие диабета с помощью генной перестройки экзокринных клеток. Этот эксперимент был осуществлен в несколько стадий. Сначала они в опытах на мышах идентифицировали специфические белки, участвующие во включении генов, обеспечивающих синтез инсулина. Протеины, которые действуют в качестве таких генных пускателей, имеют общее название – факторы транскрипции. Они очень многочисленны, так что Мелтону и его коллегам предстояло осуществить буквально поиск иголки в стоге сена.
Прежде всего они выявили все факторы транскрипции, участвующие в работе клеток поджелудочной железы – таковых оказалось две сотни. Затем ученые выяснили, что в работе бета-клеток участвуют около двадцати восьми транскрипционных факторов. Дальнейшие исследования показали, что на производство инсулина непосредственно влияют не более девяти белков-пускателей. На последнем этапе утомительного поиска это число удалось снизить всего лишь до трех.
Гарвардские ученые выполняли свои опыты с помощью аденовирусов, в которые они встраивали по своему выбору те или иные гены. Экспериментаторы вводили генноинженерные вирусы в поджелудочную железу мышей и затем наблюдали, как такие инъекции повлияют на работу ее клеток. На последнем этапе они изготовили штамм вируса, несущий только гены трех отобранных факторов транскрипции Ngn3, Pdx1 и MafA. Этим вирусом они инфицировали мышей с предварительно убитыми бета-клетками.
Исследования показали, что в результате выполненной генной трансплантации некоторые экзокринные клетки поджелудочной железы больных животных в самом деле начали секретировать инсулин. Хотя у мышей и не исчезли все симптомы диабета, уровень глюкозы в их крови снизился почти до нормальных показателей.
Таким образом, теперь убедительно продемонстрирована возможность ремонта пораженного органа с помощью генной перестройки его клеток. В принципе, таким способом можно бороться не только с сахарным диабетом, но со множеством других патологий. Однако пока никто не может с уверенностью сказать, удастся ли – и если удастся, то когда – лечить таким способом человеческие болезни. Чтобы ответить на это вопросы, придется провести сложные и кропотливые исследования, которые растянутся на многие годы.
Стволовые клетки с опасными генами
Генное перепрограммирование соматических клеток взрослых организмов в функциональные подобия стволовых клеток само по себе уже не ново. Впервые такая процедура была осуществлена в опытах на мышах, результаты которых были опубликованы еще два года назад. Клетки, наследственный аппарат которых подвергается подобной перестройке, стали с тех пор называть индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, в сокращении ИПСК.
Осенью прошлого года американские и японские исследователи сообщили о первом получении ИПСК, сырьем для которых послужили кожные клетки взрослых людей. С тех пор подобные эксперименты повторялись неоднократно, однако в качестве исходного материала в них неизменно использовались клетки людей, не страдающих никакими генетическими болезнями.
Теперь исследователи из Гарварда и Колумбийского университета сделали следующий шаг. Они создали линии ИПСК, изготовленных посредством переделки кожных клеток двух пожилых людей, страдающих амиотрофическим боковым склерозом. Это неизлечимое прогрессирующее заболевание центральной нервной системы приводит к гибели двигательных нейронов головного и спинного мозга.
Его природа до сих пор окончательно не установлена, однако точно известно, что одна из форм этой болезни порождается мутацией, локализованной в пределах одного единственного гена. Пациенты, у которых были взяты для переделки кожные клетки, страдают именно этой разновидностью болезни. Отсюда следует, что ИПСК, полученные из этих клеток, также несут эту мутацию.
Руководитель проекта Кевин Эгган [Kevin Eggan] и его коллеги считают, что подобные исследования имеют большое будущее. Им уже удалось заставить новосозданные ИПСК дать начало тем самым двигательным нейронам, которые поражаются при амиотрофическом боковом склерозе. Теперь гарвардские ученые рассчитывают начать эксперименты с полученными культурами нейронов, которые позволят выяснить молекулярные механизмы, приводящие к этой болезни.
Они также полагают, что на этих культурах можно будет испытывать действие новых лекарств, предназначенных для борьбы с этой патологией. Если эту программу удастся реализовать, откроется путь к аналогичному исследованию других заболеваний, вызванных генными мутациями.
