Первый шаг на этом пути был сделан в июле 1996 года, когда шотландский ученый Вильмут и его коллеги впервые сумели искусственно получить нужную эмбриональную клетку путем переделки взрослой клетки. Вот как это было сделано. Из вымени взрослой овцы была извлечена клетка, а из нее — ядро со всеми его генами. Часть генов этого ядра была включена, а часть выключена (именно поэтому клетка была специализирована только на то, чтобы производить молоко). Затем из яичников какой-то другой овцы была извлечена яйцеклетка. Ее ядро было удалено, а взамен в нее было пересажено специализированное ядро клетки вымени. Полученный «гибрид» был подвергнут короткому удару током, который «сварил» ядро с чужой протоплазмой. И в результате всей этой процедуры произошло желаемое: все выключенные гены специализированного ядра включились заново, так что «гибридная» клетка стала фактически эмбриональной (тотипотентной).
Это было доказано тем, что когда ее подсадили в матку третьей овцы, клетка стала развиваться — сначала в эмбрион, а потом и в целое животное — знаменитую овечку Долли. Понятно, что все гены у этой овечки были такие же, как в исходной клетки вымени, то есть как у первой овцы. Иными словами, она была генетическим подобием, или клоном, своей мамы. Любой ее орган и любую ее ткань можно было, в случае надобности, без опаски пересаживать в маму. Она была ходячим запасом любых ее клеток.
Казалось бы, задача решена: нужно применить ту же методику к человеку и на первых же этапах эмбрионального развития его клона, когда в эмбрионе уже отложился запас тотипотентных стволовых клеток, извлечь эмбрион, убить его и вынуть из него эти клетки. Повторяя эту процедуру, можно получить любое нужное количество запасных тотипотентных клеток, которые можно будет превращать в любые нужные этому человеку взрослые клетки, причем поскольку это клетки клона, то при пересадке этому человеку они не будут вызывать иммунного отторжения.
Такая перспектива, однако, вызвала глубокое этическое отторжение большинства людей. К тому же оказалось, что полученные методом клонирования эмбрионы содержат скрытые генетические нарушения, дальние последствия которых трудно предвидеть. Это означало, что метод клонирования (очень эффективный для получения клонов животных) не подходит для человека. Стало быть, он не решает задачу создания запаса стволовых клеток и нужно искать что-то другое.
Однако открытие Вильмута, пусть и не решив задачу, тем не менее проложило путь к ее решению. Задумавшись над тем, почему вообще Вильмуту удалось превратить ядро взрослой клетки в ядро клетки эмбриональной, то есть включить все выключенные гены взрослого ядра, ученые пришли к выводу, что решающую роль в этом сыграла протоплазма яйцеклетки. Этот вывод побудил заняться детальным изучением яйцеклеточной протоплазмы в поисках тех, доселе неизвестных факторов, которые «обратили необратимое»: включили выключенные гены и тем самым перепрограммировали взрослую клетку в эмбриональную.
На этом пути ученых ожидал второй успех. Им действительно удалось найти и выделить из яйцеклеточной протоплазмы несколько белков, которые обладали этой «перепрограммирующей» активностью. Поскольку любой белок создается по «инструкции» определенного гена, то экспериментаторы стали искать гены упомянутых белков. Эти гены тоже были найдены (они получили название «эмбриональных маркеров», потому что, как оказалось, они работают у животного только в эмбриональном состоянии и выключаются во взрослом).
Тогда возникла мысль проверить, работают ли они сами по себе, без всякой протоплазмы, то есть могут ли они сами превратить взрослую клетку в эмбриональную, минуя всю процедуру Вильмута. Такая проверка требовала введения генов-маркеров в ДНК взрослой клетки (например, прицепив их к генам какого-нибудь — предварительно ослабленного — вируса, который обладает способностью, заражая клетку, встраивать свои гены в его ДНК). Предполагалось, что тогда маркеры вызовут образование в ней своих «перепрограммирующих» белков (которые, как уже сказано, в нормальной взрослой клетке не производятся), а эти белки заставят клетку стать эмбриональной — так сказать, «индуцируют» в ней эмбриональность.
Такой эксперимент произвели в 2006 году японские исследователи Яманаки и Такахаши. Вместо того чтобы соединять ядро взрослой клетки и «выпотрошенную яйцеклетку, как это делал Вильмут, они просто ввели во взрослую клетку (из кожи хвоста взрослой мыши) 4 гена из числа «эмбриональных маркеров» и убедились, что взрослые мышиные клетки действительно претерпели перепрограммирование и превратились в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, сокращенно (iPS) — клетки. Следующий важнейший шаг был сделан в следующем, 2007 году, когда тот же Яманаки и две другие группы, из США, сумели повторить эту индукцию на взрослых клетках человека. Оказалось, что для их перепрограммирования в (iPS) — клетки нужны — и достаточны — те же четыре эмбриональных маркера, что и для мыши.
Успех Яманаки открыл путь к созданию искусственных стволовых клеток так сказать «из материала заказчика», то есть из взрослых клеток любого человека. Эти клетки поддаются дальнейшему размножению в лабораторных условиях и способны в силу своей плюрипотентности превращаться во многие виды взрослых клеток.
