Знание-сила, 2008 № 06 (972) - [29]

До сих пор мы говорили только о снипсах, то есть о точечных (однонуклеотидных) различиях между одной и той же молекулой ДНК у разных людей. Но исследования последних лет и особенно минувшего года обнаружили вдобавок, что люди могут существенно отличаться также в силу другой генетической причины — «замены» довольно больших кусков ДНК, причем именно в генной части. Слово «замена» взято здесь в кавычки потому, что эти различия не сводятся просто к различию в одном нуклеотиде, а представляют собой добавление или утрату сразу большого числа нуклеотидов на том или ином участке ДНК (в некоторых случаях этот участок может оказаться у разных людей перевернутым, то есть нуклеотиды на нем стоят у них в обратно порядке). Если эта «замена» затрагивает ген, то этот ген неизбежно и существенно изменит свой вид. Он может стать короче или длиннее, а иногда может состыковаться («спаяться») с соседним геном, от которого раньше был отделен. Все такие изменения прежде всего сказываются на числе копий данного гена в геноме человека. Дело в том, что гены обычно присутствуют в ДНК в виде нескольких копий, но после такой «кусковой замены» затронутая ею копия перестанет походить на оригинал, то есть выйдет из числа копий. Иными словами, в силу таких «замен» число копий одного и того же гена у разных людей может оказаться разным. Одно из исследований 2007 года, проведенное примерно на 95 людях, обнаружило у них 3600 таких «вариантов числа копий», причем многие из вариантов имели причиной «замены», приведшие к «спаиванию» двух генов, связанных с индивидуальными различиями людей — по типу крови, по чувствительности к запахам или вкусам, остроте слуха и т.п. Результаты исследований привели к предварительному выводу, что такие «кусковые замены» могут отвечать за целых 20% индивидуальных различий в активности этих важных генов у разных людей. Как и изучение снипсов, исследования «кусковых замен» тоже вносят свой вклад в продвижение науки в сторону создания «индивидуальной геномики», появление которой означало бы уже не только важнейшую научную, но и огромную медицинскую и даже, пожалуй, серьезную социальную революцию.

Стволовые клетки

Вторым по важности Science назвал работы японских и американских ученых по созданию плюрипотентных стволовых клеток из обычных телесных. Напомним, что стволовыми называются клетки, которые уже в процессе эмбрионального развития откладываются в организме, так сказать, «про запас». Они не специализируются в ходе роста эмбриона, то есть не превращаются в клетки разных органов и тканей, а сохраняют потенциальную способность в будущем развиться в любую нужную (для замены) клетку; поэтому они и называются плюри- (или много-) потентными. Строго говоря, плюрипотентными являются лишь те эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), которые образуются на ранних стадиях развития плода, потому что потом отдельные группы этих клеток расходятся по разным тканям и органам и там немного продвигаются в сторону соответствующей специализации. Все же остальные телесные клетки уже полностью специализированы, так как у них остаются работать только те гены, которые нужны для выполнения характерных для этого органа или вида ткани процессов и функций.

Мечта многих ученых — научиться управлять стволовыми клетками, направляя их развитие по своему желанию в сторону той или иной специализации, чтобы, став полностью специализированными, они составили фонд запасных клеток, которыми можно было бы при нужде заменять больные клетки любых органов или тканей организма. Для этого, понятно, нужен запас плюрипотентных стволовых клеток. Взять их можно только у эмбриона. Но на пути такого использования эмбрионов встает общественное мнение. В Соединенных Штатах и некоторых других странах такие исследования не субсидируются. Нужно искать другие пути. И первым долгом приходит в голову мысль — нельзя ли превратить телесную клетку обратно в стволовую? Иными словами, обратить вспять тот процесс специализации, который эта клетка прошла?

В 2006 году японские исследователи сообщили, что, добавив всего лишь 4 гена к геному клетки из мышиного хвоста (они ввели эти гены в клетку с помощью ослабленного вируса), они создали нечто, что они назвали «индуцированной плюрипотентной стволовой клеткой (и-ПСК), которая выглядит и ведет себя, как настоящая ЭСК. Это был крупный шаг в решении намеченной выше задачи, но решающим в этом деле стал год 2007-й. В июне та же японская группа и одновременно две американские сообщили, что их и-ПСК (из клеток мышиной кожи) обнаружили способность превращаться в самые разные специализированные клетки мыши, включая яйцеклетки и сперматозоиды. В ноябре этот же эксперимент (с тем же результатом) был повторен на человеческих взрослых клетках. А в декабре было показано, что мышиные и-ПСК, введенные в организм мыши, страдающей так называемой серповидно-клеточной анемией, успешно превратились там в здоровые красные кровяные тельца, заменив больные эритроциты, и мышка благополучно выздоровела. Казалось бы, чего еще желать? Сами президент Буш поздравил ученых с их успехом. Однако они пока еще не потирают руки. Все это нужно еще тысячу раз проверить. Но шаг уже сделан, шаг гигантский, и он заслуженно назван вторым по важности научным достижением года.