Стволовые клетки и клонирование

Я до сих пор вспоминаю, как несколько лет назад воскресным вечером мне домой позвонил репортер и попросил высказать мнение о статье, подго­товленной для публикации в известном журнале. Статья сообщала о по­явлении на свет клонированной овцы Долли — событии поразительном и беспрецедентном. Практически все ученые (не исключая и меня) были уверены, что клонировать млекопитающее не удастся: хотя в каждой клет­ке организма содержится полный набор «инструкций» по его построению, необратимые изменения ДНК не позволят в точности повторить процесс. Мы ошибались. В течение последнего десятилетия открытия, следующие одно за другим, выявляют удивительную и совершенно неожиданную пла­стичность клеточных типов у млекопитающих. Это, в свою очередь, вызва­ло к жизни дискуссию о потенциальных выгодах и опасностях, связанных с такого рода исследованиями. Разногласия в обществе весьма значительны, и не похоже, чтобы они шли на убыль.

Особенно яростный спор разгорелся вокруг человеческих стволовых клеток; чтобы изложить его суть, мне понадобится сделать некоторые тер­минологические разъяснения. Стволовой называется клетка, способная развиться в клетки нескольких различных типов. Например, стволовые клетки костного мозга могут давать начало эритроцитам, лейкоцитам, клеткам костной и даже — в определенных условиях — сердечной мы­шечной ткани. Такого рода стволовые клетки называются взрослыми, в отличие от эмбриональных.

Человеческий эмбрион начинается с одной клетки, возникающей в ре­зультате слияния сперматозоида и яйцеклетки и феноменально гибкой. Из нее образуются клетки печени, головного мозга, всех остальных сложней­ших тканей — в общей сложности более ста триллионов клеток, состав­ляющих взрослый человеческий организм. На настоящий момент можно считать твердо установленным, что эмбриональная стволовая клетка обла­дает большей, чем взрослая, способностью к устойчивому самовоспроиз­ведению и превращению в клетки специализированных типов. Но таковы (по определению) только клетки эмбриона на очень ранней стадии раз­вития, когда он представляет собой крошечный шарик не крупнее точки в конце этого предложения.

Что же касается Долли, то ее организм сформировался из клетки, которая вообще не была стволовой — ни эмбриональной, ни взрослой. По-настоящему сенсационный и неожиданный аспект эксперимента заключался в использовании процесса, не встречающегося в природе и совершенно беспрецедентного для млекопитающих, — пересадки ядра соматической клетки (somatic cell nuclear transfer, SCNT). Как показано на рис. П.1, этот процесс начался с клетки, взятой из вымени взрослой овцы (донора). Из клетки извлекли ядро с полным набором ДНК овцы-донора и пересадили его в цитоплазму яйцеклетки, насыщенную необходимыми для развития белками и сигнальными молекулами.

Собственное ядро яйцеклетки было предварительно удалено, так что генетические инструкции из него поступать не могли, но среда для распознавания и выполнения этих инструкций имелась. Попав в зародышевое окружение, ДНК из клетки вымени фактически вернулась в прошлое — все изменения, которые претерпела генетическая информация при формировании специализированной клетки, участвующей в выработке молока, оказались стерты, и ядро перешло в первичное недифференцированное состояние. После имплантации назад в матку овцы-донора яйцеклетка с пересаженным ядром развивалась так же, как обычная, и в итоге родилась Долли — овца с ДНК, полностью идентичной донорской.

 

Рис. ПЛ. Пересадка ядра соматической клетки

 

Известие о неожиданной гибкости инструкций генома взбудоражило научную и медицинскую общественность. Благодаря этому открытию появляется реальная возможность узнать, каким образом стволовые клетки приобретают специализацию, становясь клетками печени, почки или головного мозга, — впрочем, немало позволяют здесь выяснить и исследования стволовых клеток животных, не вызывающие беспокойства с точки зрения этики. По-настоящему взволновала медиков перспектива — хотя пока и не подтвержденная — создания на основе данного подхода принципиально нового метода лечения. Многие хронические заболевания связаны с преждевременной гибелью какой-то определенной разновидности клеток. Если у вашей дочери подростковый диабет (1-го типа), он возник из-за того, что клетки ее поджелудочной железы, отвечающие за выработку инсулина, подверглись иммунной атаке организма и были уничтожены. Если у вашего отца болезнь Паркинсона, ее причина — в разрушении нейронов определенной части головного мозга, так называемой черной субстанции (substantia nigra), из-за чего перестал действовать нормальный путь управления двигательными функциями. Если кто-то из ваших родственников стоит в очереди на пересадку печени, почки или сердца, это значит, что его собственный орган настолько поражен, что уже не сможет восстановиться самостоятельно.

Если бы удалось найти средство регенерации поврежденных тканей или органов, это позволило бы эффективно лечить и даже полностью излечивать целый ряд хронических болезней, которые сейчас неизбежно прогрессируют и заканчиваются смертью пациента. Поэтому тема «регенеративной медицины» вызывает огромный интерес ученых-медиков, и самые большие надежды возлагаются на стволовые клетки.

Тем не менее вокруг исследования человеческих стволовых клеток начались бурные дебаты — социальные, этические и политические. Эмоциональный накал, непримиримость участников и та страсть, с которой каждый из них отстаивает свою точку зрения, почти беспрецедентны, и в буре спора часто теряются научные детали.

Во-первых, мало кто станет утверждать, что с терапевтическим использованием взрослых стволовых клеток связаны какие-то новые и серьезные этические проблемы. Такие клетки могут быть получены из тканей человека, который уже живет. Далее потребуется «убедить» клетку трансформироваться в тип, необходимый для лечения болезни человека. Например, если бы мы знали, как превратить небольшое количество стволовых клеток костного мозга в очень большое количество клеток печени, то могли бы создать аутотрансплантат печени прямо из собственного костного мозга пациента.

Хотя в изучение взрослых стволовых клеток вкладываются значительные средства и исследования уже принесли некоторые обнадеживающие результаты, на сегодня еще не выяснено, все ли типы тканей могут быть восстановлены с помощью таких клеток. В качестве потенциальных альтернатив рассматриваются использование эмбриональных клеток и пересадка ядра соматической клетки.

Стволовые клетки, полученные из человеческих эмбрионов, должны иметь исключительный потенциал по формированию любых типов тканей (ведь такое формирование происходит при нормальном развитии). Но здесь закономерно возникает фундаментальная этическая проблема. Эмбрион — это потенциальная человеческая жизнь. Взятие из него стволовых клеток обычно приводит к его разрушению (хотя предложено небольшое число методик, при которых выживание возможно), а значит, данное направление исследований и соответствующие методы лечения категорически неприемлемы с точки зрения тех, кто считает, что жизнь начинается с зачатия и священна с первого момента.

Люди, придерживающиеся более умеренных взглядов, отстаивают, часто очень горячо, допустимость подобных исследований. Позиция участника дискуссии существенно зависит от его мнения по следующим вопросам.

 

 

Начинается ли человеческая жизнь с зачатия?

Ученые, философы и богословы веками спорили о том, с какого момента начинается жизнь. Новая информация о ранних стадиях развития эмбриона на анатомическом и молекулярном уровне не внесла ясности в этот вопрос, что естественно, так как он в действительности не является научным. В культурных и религиозных традициях прошлого начало жизни трактовалось по-разному, и сегодняшние вероучения также неодинаково определяют момент, когда в человеческий плод вселяется душа.

С точки зрения биолога развитие, следующее за оплодотворением, представляет собой закономерный постепенный процесс усложнения без четких границ между фазами. Поэтому у нас нет возможности уверенно провести разделительную линию между человеческим существом и эмбриональной формой, которая «еще не человек». Высказывалось, например, мнение, что плод можно считать человеком лишь после появления нервной системы, а значит, допустимо использовать в качестве условного рубежа формирование так называемой первичной полоски (раннего предшественника спинного мозга, появляющегося примерно через две недели после зачатия). Однако некоторые отказываются признавать правомерность такого размежевания, заявляя, что возможность образования нервной системы появляется в момент зачатия и неважно, успела ли она реализоваться в конкретной анатомической структуре или еще нет.

Интересно взглянуть на данную проблему с учетом существования однояйцевых близнецов, развившихся из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки. На некоторой очень ранней стадии развития (как предполагается, после первого деления) плод дробится, и из него образуются два эмбриона с одинаковыми последовательностями ДНК. Ни один теолог не станет утверждать, что у однояйцевых близнецов нет души или она у них одна на двоих; таким образом, сложно отстаивать тезис о вселении души в тело в самый момент зачатия.

 

 

Существуют ли обстоятельства, в которых было бы оправдано получение стволовых клеток из человеческих эмбрионов?

Сторонники взгляда о том, что человеческая жизнь начинается с момента зачатия и с точки зрения морали статус эмбриона независимо от стадии развития должен приравниваться к статусу взрослого человека, обычно отвечают на этот вопрос отрицательно. Их позицию можно было бы признать последовательной, если бы не значительно более мягкое отношение многих из них к уничтожению человеческих эмбрионов в других обстоятельствах.

Речь идет об экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО), которое сейчас широко применяется для лечения бесплодия. При этой процедуре матери назначают гормональные препараты, стимулирующие рост и созревание сразу большого количества яйцеклеток. Эти яйцеклетки извлекаются из яичников и оплодотворяются в чашке Петри отцовской спермой. Получившиеся эмбрионы содержат под наблюдением в искусственных условиях в течение трех-шести дней, чтобы убедиться в их нормальном развитии, после чего небольшое их количество (как правило, один или два) имплантируется матери; в случае удачи у нее наступает беременность.

Как правило, эмбрионов образуется больше, чем можно без вреда имплантировать. Оставшиеся эмбрионы часто замораживаются.

В одних лишь Соединенных Штатах хранятся в морозильниках сотни тысяч эмбрионов, и их число продолжает увеличиваться. Из попыток имплантировать эти эмбрионы другим родителям лишь немногие закончились беременностью, и совершенно ясно, что в конечном счете большинство эмбрионов будет уничтожено. Тем самым, возражать против любого уничтожения человеческих эмбрионов значит возражать против применения ЭКО. Выдвигалось требование в обязательном порядке имплантировать все эмбрионы, полученные в результате ЭКО, но это увеличило бы риск их гибели при многоплодной беременности. На сегодня у проблемы нет простого решения.

Нередко противники любых исследований, связанных с эмбрионами, готовы сделать исключение для ЭКО на том основании, что желание супругов иметь ребенка служит моральным оправданием процедуры, даже связанной с уничтожением эмбрионов. Но такая позиция весьма уязвима, поскольку здесь нарушается принцип, согласно которому уничтожения человеческих эмбрионов следует избегать любой ценой и независимо от потенциальных выгод.

В связи с изложенными обстоятельствами многие задают вопрос: если бы удалось гарантировать неприменение процедуры ЭКО специально с целью получения эмбрионов для медицинских исследований и если бы эти исследования проводились только на эмбрионах, оставшихся после ЭКО и подлежащих уничтожению, разве это было бы аморально?