09.07.2001 Человеческие эмбрионы как источник "биологических запчастей"

Никакая другая тематика, связанная с биологией и генетикой, не вызывала в Германии за последние годы столь сильного общественного резонанса, как проблемы, касающиеся исследования и использования в научных целях человеческих эмбрионов.

По мнению экспертов, медицинская целесообразность вступила тут в острый конфликт с этическими принципами. Немецкие законодатели - в отличие от своих коллег в ряде других развитых странах - пока не готовы дать зелёный свет развитию этого направления исследований, хотя и признают его важность. В последние недели и дни дискуссия резко обострилась: предметом дебатов стал вопрос об импорте в Германию так называемых эмбриональных стволовых клеток человека. Репортаж Виталия Волкова:

Сегодня немецкие специалисты в области генетики, молекулярной биологии и репродуктивной медицины, ограниченные в своих исследованиях более жёсткими, чем в большинстве других стран, законами, с нетерпением ждут решения чрезвычайно важного, но весьма щекотливого вопроса: можно ли будет в ФРГ работать с эмбриональными стволовыми клетками, завезёнными из-за границы. Хотя формально немецкий закон о защите эмбрионов не запрещает импорт таких клеток, на практике намерение двух ведущих биологов Боннского университета - Оливера Брюстле и Отмара Вистлера - завезти их из Израиля вызвало небывалую по накалу общественно-политическую дискуссию. В итоге жарких парламентских дебатов Бундестаг образовал специальную комиссию по вопросам этики в науке - в придачу к уже существующему Национальному совету по тем же вопросам. Но к немалому разочарованию боннских - да и не только боннских - биологов, решение о том, этичен ли импорт эмбриональных стволовых клеток, отложен до конца года, и совершенно ясно, что ни о каких изменениях в законе о защите эмбрионов до очередных парламентских выборов в Германии не может быть и речи.

Но что же такое эмбриональные стволовые клетки? Это клетки эмбриона, не достигшие в своём развитии стадии так называемой дифференцировки, то есть специализации, и следовательно, способные под воздействием тех или иных факторов превратиться в клетки различных тканей и органов более чем 2-х сотен типов. Собственно говоря, именно благодаря этому свойству из эмбриона, поначалу состоящего из одинаковых клеток, и формируется организм с самыми разными типами клеток. Понятно, что биологи проявляют большой интерес к исследованию свойств эмбриональных стволовых клеток, поскольку в случае успеха эти клетки откроют совершенно новые возможности перед медициной. Руди Баллинг, член Научного общества биотехнологических исследований, говорит:

«Самое главное будет состоять в том, что мы сможем приступить к внедрению новых технологий в хирургии и обеспечить регенерацию тех или иных органов. Если в результате заболевания выйдут из строя какие-то группы клеток, пусть даже узкоспециализированных - ну, скажем, вследствие вирусной инфекция погибнут вырабатывающие инсулин бета-клетки поджелудочной железы, - то мы сможем их заменить. Мы внедрим стволовые клетки в повреждённый орган, и он снова сможет выполнять свою утраченную было функцию.»

Сам процесс культивирования эмбриональных стволовых клеток, на первый взгляд, не так уж сложен: он состоит в извлечении стволовой клетки из эмбриона и размножении её в специальной питательной среде. Полученные таким образом клеточные культуры - они именуются «клеточными линиями» - призваны обеспечивать экспериментальным материалом исследовательские лаборатории в разных странах мира. Однако опыт свидетельствует о том, что выращивание эмбриональных стволовых клеток - дело исключительно тонкое. Не случайно во всём мире существует лишь 3 научных центра, овладевших этим высоким искусством. И один из этих центров - Европейская лаборатория молекулярной биологии в Гейдельберге. Так что исследования в области эмбриональных стволовых клеток вполне успешно ведутся и в Германии - только объектом изучения здесь являются не человеческие, а мышиные эмбрионы. Созданием клеточных линий на базе мышиных эмбрионов гейдельбергские специалисты занимаются уже многие годы. В стенах лаборатории осуществляется весь производственный цикл, включая изготовление уникальных инструментов, необходимых для «выуживания» подходящих клеток из эмбрионов. Научная сотрудница лаборатории Кристина Винтерстен говорит:

«Прежде всего, для создания «клеточной линии» необходимо располагать очень хорошей лабораторной базой - а это требует больших затрат денег, времени и труда. Однако ко всему этому нужно ещё и везение, потому что лишь из очень немногих эмбрионов удаётся получить стволовые клетки, пригодные для создания линии.»

На практике отобрать необходимые для создания «клеточной линии» эмбрионы в стадии так называемой «бластоцисты» совсем не просто - одни кандидаты ещё не дозрели, другие перезрели - всё это определяется методом проб и ошибок, сказать заранее, из какого эмбриона удастся получить хорошую стволовую клетку, учёные не могут. Затем кандидатов помещают в специальную питательную среду. Там им надлежит расти и делиться, но так, чтобы при этом ни в коем случае не вступить в стадию дифференцировки. Кристина Винтерстен поясняет:

«Они растут маленькими колониями, плотность которых должна поддерживаться на оптимальном уровне. Слишком большая плотность колонии приводит к дифференцировке, а слишком маленькая - к тому, что клетки просто перестают расти и делиться. Для нас это означает, что мы дважды в день проверяем колонию, как минимум раз в день меняем питательную среду и раз в два дня «перебираем», «пассажируем» линию.»

Каждая колония состоит примерно из двух сотен клеток. Время от времени несколько колоний сливают вместе и снова разъединяют, и результатом такого многократного и регулярного «пассажирования» теоретически должно стать образование клеточной линии, способной годами производить всё новые и новые стволовые клетки. Однако на практике после определённого количества таких «пассажей» клетки по неизвестной причине теряют «плюрипотентность», то есть лишаются способности к дифференцировке. Поэтому для поддержания производства требуется постоянно создавать свежие клеточные линии. Но ни большой опыт, ни строгое соблюдение технологии не могут гарантировать успех. Кристина Винтерстен приводит такие цифры:

«Вот моя последняя работа: я начала примерно с сотни эмбрионов, и на их основе мне удалось заложить 9 линий - на первый взгляд, немного, но это ещё очень хорошо, - и лишь про одну из этих линий я могу сказать, что она обладает потенциалом для производства полноценных стволовых клеток. Это значит, что в них при размножении будет сохраняться полный набор хромосом. Не говоря уже о способности к дифференцировке и образованию специфических клеток различных тканей.»

Однако как на самом деле поведут себя стволовые клетки, предсказать невозможно. Так что культивированная по всем правилам искусства клеточная линия вполне может оказаться непригодной для лабораторных экспериментов. Матиас Трайер, коллега Кристины Винтерстен, поясняет:

«Исследования мышиных стволовых клеток насчитывают уже около 20-ти лет, и можно сказать, что на сегодняшний день мы знаем о них немало. Мы научились управлять их дифференцировкой настолько, что уже можем in vitro, в пробирке, получать нервные клетки и клетки мышечной ткани. На днях появилось сообщение, что кому-то удалось вне организма вырастить клетки поджелудочной железы. Однако мы по-прежнему знаем крайне мало о молекулярных механизмах, лежащих в основе этих процессов, и потребуется ещё множество исследований и экспериментов, чтобы можно было говорить о надёжном и хорошо управляемом производстве стволовых клеток.»

Таким образом, с точки зрения Матиаса Трайера, оптимизм тех, кто намерен в самом ближайшем будущем начать получать - уже из человеческих эмбриональных стволовых клеток - сырьё для медицинских целей, ничем не оправдан. Более того, если производство клеточных линий на базе мышиных эмбрионов идёт более или менее успешно - в Гейдельберге для дальнейших экспериментов заготовлены и помещены на длительное хранение в жидкий азот более 5-ти миллионов мышиных стволовых клеток, - то аналогичные попытки культивировать стволовые клеточные линии на базе кроличьих эмбрионов положительных результатов не дали. Так что гейдельбергский биолог знает, о чём говорит. С человеческими стволовыми клетками дело обстоит несколько иначе: на сегодняшний день в мире уже имеется одиннадцать стабильных клеточных линий, культивированных на базе человеческих эмбрионов. И хотя их использование представляется с научной точки зрения преждевременным, а с этической - весьма спорным, многих учёных, а тем более предпринимателей, это не останавливает. Они не скрывают, что если в Германии решение вопроса о правомерности импорта человеческих эмбриональных стволовых клеток будет и дальше откладываться, им придётся перенести свои исследования за границу, в те страны, где это не связано с правовыми проблемами. Типичным примером может послужить молодая фирма «Кардион» в Дюссельдорфе. Уже через полгода, к зиме, она твёрдо намерена начать работы с человеческими стволовыми клетками - для того, чтобы с их помощью лечить такие недуги, как инфаркт миокарда и диабет.

Правда, пока исследователи экспериментируют с мышиными стволовыми клетками - теми самыми, что выращиваются в Гейдельберге. Если в питательную среду, в которой они находятся, добавить определённый фактор роста, то он будет воспринят клетками как сигнал к началу дифференцировки. То есть в клетках активизируются гены, инициирующие их трансформацию в клетки какого-то определённого типа. Это позволяет как бы «ремонтировать» любые поражённые болезнью органы - по крайней мере, теоретически. Впрочем, некоторые приёмы специалисты «Кардиона» успешно испытали и на практике. Они искусственно вызывали у лабораторных мышей инфаркт миокарда, а затем вводили им в сердце эмбриональные стволовые клетки. После такой инъекции ткань сердечной мышцы восстанавливалась, инфаркт полностью излечивался. Это дало основание управляющему делами фирмы «Кардион» Михаэлю Рулю говорить о революционных достижениях:

«Революция состоит в том, что этот способ впервые позволяет обеспечить реальную терапию, добиться полного выздоровления пациента, победить болезнь навсегда, устранив саму причину недуга. Иными словами, использование стволовых клеток - огромный шаг вперёд, прорыв в медицине.»

Когда же дело дойдёт до экспериментов с человеческими эмбриональными стволовыми клетками, работы придётся перенести за границу: лишь там есть необходимые «Кардиону» клеточные линии, а кроме того, там эти исследования не вызывают столь жарких дискуссий. К шумихе в Германии Михаэль Руль относится с недоумением:

«Весь наш бизнес, нашу деятельность по созданию промышленной технологии на базе стволовых клеток, мы можем осуществлять, не выходя за рамки действующих законов. Для наших работ нам достаточно уже имеющихся за рубежом «клеточных линий». Ни одна яйцеклетка не должна быть специально оплодотворена и израсходована в ходе наших исследований!»

Но пока в Германии кипят страсти, иностранные партнёры - от греха подальше - и сами не рвутся заключать контракты на поставку «эмбрионального сырья» в Германию. Тем более что по результатам опросов общественного мнения две трети немцев негативно относятся к идее в той или иной форме использовать человеческие эмбрионы в качестве материала для научных экспериментов. По этой причине «Кардион» прорабатывает и запасной вариант: исследует стволовые клетки взрослого человека. Дело в том, что стволовые клетки имеются также в органах и тканях взрослых людей. По многим важным для науки и медицины свойствам они сходны с эмбриональными клетками, но имеют по сравнению с ними и ряд недостатков - растут медленнее, обладают меньшей плюрипотентностью, то есть способностью к дифференцировке, а кроме того, их труднее найти: например, в костном мозге, наиболее часто используемом сегодня для добычи взрослых стволовых клеток, одна такая клетка приходится на 10 тысяч обычных, уже специализированных! Однако Михаэля Руля всё это не останавливает. Он руководствуется соображениями коммерческой целесообразности:

«Мы фокусируем наше внимание на двух типах стволовых клеток - на взрослых и на эмбриональных. И это обеспечивает нам совершенно особое положение среди фирм, работающих в этой области.»

Научный руководитель фирмы «Кардион», Манфред Рюдигер, дополняет своего коллегу. Он объясняет, почему учёные «Кардиона» предпочитают искать взрослые стволовые клетки не в костном мозге, как это далают специалисты других фирм и исследовательских центров, а в стенках кишечника:

«Мы работаем со взрослыми стволовыми клетками, изъятыми из стенок кишечника, поскольку кишечник - это тот орган, который в наибольшей степени нуждается в регенерации. Кишечник постоянно подвергается весьма значительным механическим нагрузкам и поэтому должен иметь возможность быстро восстанавливать свою слизистую оболочку. Природа это предусмотрела и снабдила стенки кишечника стволовыми клетками, которые на протяжении всей жизни делятся и регенерируют ткань.»

Манфред Рюдигер уверен, что его фирма успешно справится не только с инфарктом миокарда, но и с такой широко распространённой болезнью, как диабет. Путь решения проблемы - тот же: создание технологии, позволяющей трансформировать стволовые клетки в бета-клетки поджелудочной железы.

«Тогда мы сможем трансплантировать пациентам новые клетки, производящие инсулин. И эти клетки будут сами регистрировать содержание сахара в крови, как это делают нормальные клетки поджелудочной железы. Так что диабетики, нуждающиеся сегодня в регулярных инъекциях инсулина, будут избавлены от этого - вживлённые в их организм стволовые клетки возьмут на себя снабжение инсулином.»

Специалисты фирмы «Кардион» рассчитывают начать клинические испытания препарата против диабета лет через 5. Это значит, что готовое лекарство появится на рынке не раньше чем через 10 лет. А вот будет ли это немецкий или, скажем, американский медикамент, зависит от того, получат ли учёные в Германии право работать с эмбриональными стволовыми клетками.

Это был репортаж Виталия Волкова. О некоторых других аспектах получения и применения эмбриональных стволовых клеток, о проблемах терапевтического клонирования и преимплантационной диагностики мы расскажем в следующей выпуске радиожурнала «Наука и техника» ровно через неделю.