Новое знание - новые опасности
2684
0
Л.Н. Скуратовская, М. Робра, B.C. Репин
Скуратовская Лариса Николаевна – кандидат медицинских
наук, ученый секретарь Института общей патологии и патофизиологии РАМН.
Робра Мартин – руководитель отдела Всемирного совета церквей, Женева.
Репин Вадим Сергеевич – член-корр. РАМН, профессор, научный консультант
фирмы РеМеТекс.
Статья подготовлена по материалам доклада авторов на
конференции «Genetic engineering and medical ethics. New knowledge – new
challenges». 24-30 April. 2004. Bossey, WCC, Geneva.
Последние 20 лет в биологии отмечены важными открытиями и
методическими прорывами, которые приблизили клеточную биологию и эмбриологию к
миру научной фантастики. От трансплантации ядер и репрограммирования генома – к
клонированию, от эмбриональной стволовой клетки – к лабораторному получению
ранних зародышей и органогенезу in vitro, от ДНК-чипов – к компьютерным
чипам головного мозга, от силиконовых киборгов – к организмам-химерам,
собранным из клеток разных видов *.
* Репин B.C., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. Эмбриональные стволовые
клетки: фундаментальная биология и медицина. М., 2002; Репин B.C. Где
кончается смерть и начинается жизнь // НГ-Наука.
style='mso-ansi-language:EN-US'>28 января
style='mso-ansi-language:EN-US'> 2004; Gepstein L. Derivation and
potential Application of Human Embryonic Stem Cells // Cirec. Res. 2002.
№91. P. 866-876.
Уникальные свойства эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), их
практически неограниченная способность к пролиферации (размножению) и дифференцировке
(специализации) в любой тип соматических клеток взрослых органов в лабораторных
условиях сделали эти замечательные творения природы объектом номер один для
научных и прикладных исследований *. Естественные клеточные границы и
барьеры, ранее привычно маркировавшие границы индивидуума и вида, стали «размываться»
с помощью трансплантации ЭСК и их производных. Можно, по-видимому, даже говорить
о том, что клеточные территории организмов стали более пластичными и
динамичными, если иметь в виду возможности встраивания и длительного выживания
донорских клеток в тканях реципиента **.
* Репин B.C., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. Указ.соч.
** Outka G.
Research // Kennedy Inst. of Ethics J. 2002. № 12. P. 175-213.
Этот начавшийся передел границ и маркеров территории
индивидуальной жизни поднимает новые вопросы, многие из которых не имеют
однозначных ответов и заставляют переосмысливать ценности человеческой жизни не
только в сфере медицины. Показательно быстро растут дискуссии вокруг науки и
бизнеса стволовых клеток. Цель данной статьи – дать читателю представление о
существующих и нерешенных проблемах в этой области, которые являются сейчас
предметом многопланового анализа.
стволовые клетки человека: краткая история вопроса
Самые первые стволовые клетки человека были получены из
бластоцисты – зародыша на стадии 250-350 клеток. Эта стадия развития, как
в организме матери, так и в культуре достигается на 5-й день после
оплодотворения яйцеклетки. Эмбриональные стволовые клетки в культуре
пролиферируют достаточно интенсивно, но линии, которые можно достаточно долго
культивировать в лабораторных условиях, удается выделить лишь из 1-2% исходных
клеток зародыша. Многие даже считают ЭСК лабораторным феноменом, поскольку в
ранних зародышах эти клетки не идентифицируются. Тем не менее, благодаря
неограниченной пролиферации в культуре и способности к вторичной дифференцировке
в любую клетку разных органов (плюрипотентности), ЭСК представляют собой
уникальный биоресурс каждого человека и всего человечества.
Однако проекты с ЭСК человека идут с большими препятствиями.
Главное затруднение связано с источниками клеток. Первые 30 линий ЭСК человека
были получены из резервных бластоцист, оставшихся после операции искусственного
оплодотворения. Многие страны наложили вето на лабораторное изготовление
бластоцист для получения ЭСК. Сохраняется мораторий на все пути лабораторного
создания суррогатной яйцеклетки (переносом ядра соматической клетки в
денуклеированную яйцеклетку реципиента, путем слияния соматической клетки с
цитоплазмой яйцеклетки, партеногенезом и т.д.).
Лабораторное создание ранних зародышей человека не является
этически обоснованной процедурой еще и потому, что юридический и биоэтический
статус индивидуальной жизни между стадиями одной клетки и 250 клеток пока четко
не прописан. Если лабораторные эмбрионы получат юридический статус новой жизни,
эксперименты с такими структурами станут окончательно невозможными – эквивалентными
опытам на людях.
Один из морально допустимых путей решения проблемы – получение
ЭСК из ранней неорганизованной зародышевой ткани, в «обход» морфогенеза раннего
зародыша (лабораторной эктодермы или мезодермы).
Другое важное препятствие для клинического использования ЭСК
– ранняя презентация клетками главных антигенов гистосовместимости. В организме
реципиента такие клетки неизбежно уничтожаются его иммунной системой. Локальный
позитивный эффект от введения ЭСК в организм связан со стимуляцией регенерации,
а не с истинной заместительной клеточной терапией.
Долгое время считалось, что во взрослом организме
плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) отсутствуют, поскольку их существование
ограничено периодом эмбрионального развития. Однако в 70-е годы XX века
были опубликованы работы, продемонстрировавшие наличие ПСК практически во всех
органах взрослых животных и человека *. Теперь принято разделять стволовые
клетки на ЭСК и ПСК. Последние чаще всего выделяют из жировой или мышечной
тканей, или эпидермиса и дермы кожи. ПСК – важный резерв организма. Разработка
методов перевода ПСК в культуру, без потери их плюрипотентности в ходе
клеточных делений, а также способов длительного их хранения создали новую базу
для индивидуализированной клеточной терапии.
* Н
Adults Curr. Topics Microbiol. // Immunol. 2002, V.914, P. 212-214.
клеточной биологии и медицины
Все подтипы взрослых ПСК характеризуются следующими
признаками. Они длительно пролиферируют в культуре, не теряя исходного
незрелого фенотипа. После остановки пролиферации и добавления специальных «сигналов»
они направленно дифференцируются в специализированные клетки взрослых органов.
При трансплантации ПСК в головной мозг, мышцу, печень и т.д. они
обязательно, под влиянием факторов микроокружения, дифференцируются в
преобладающий в органе тип соматических клеток. В культуре геном этих клеток
обладает удивительной пластичностью, т.е. способностью перепрограммироваться в
разные фенотипы. Существенно, что эти клетки перепрограммируются и в ЭСК.
Наконец, найден путь получения ЭСК в культуре в обход оплодотворения и создания
лабораторных бластоцист. Изолированные ПСК можно длительно размножать и
банкировать на будущее.
Новый смысл приобретают экспериментальные попытки
перепрограммирования взрослых резервных ПСК в лабораторный дубликат зиготы,
поскольку геном этих клеток наделен не только плюрипотентностью, но и
способностью к так называемому up-stream репрограммированию, т.е. они
могут возвращаться к более раннему эмбриональному статусу.
Поскольку ПСК изначально являются частью взрослого
организма, биоэтика не возражает против их использования в клинике для
заместительной клеточной терапии. Однако репрограммирование этих клеток до
суррогатных лабораторных зигот дает «зеленый свет» созданию техногенных
зародышей из генома уже существовавшего человека. В ближайшее время ожидается
получение лабораторных дублеров стволовых клеток, которые, по-видимому, смогут
повторять ранние стадии эмбриогенеза человека in vitro. Каждый этап
развития зародыша будет задублирован лабораторными стволовыми клетками.
Онтогенез человека станет полностью повторяющимся клеточным циклом. Необратимые
химические или физические поломки ДНК, старение молекул и мембран смогут
устраняться постоянной сменой старых клеток на новые.
Какими мерками и критериями следует оценивать возвращение «на
круги своя» клеток уже живущего генома? Доступность стволовых клеток индивидуального
организма фундаментально меняет наши представления о необратимости онтогенеза.
Ведь соматический эмбриогенез широко распространен в мире растений и низших
животных.
клетки для репрограммирования генома индивидуума
Стволовые клетки взрослых тканей – сегодня единственный
морально допустимый клеточный материал для изучения индивидуального генома
человека, законов его реализации и повторения. ПСК, подобно розеттскому камню,
кодируют законы индивидуальной жизни на языках ДНК, РНК, белков, межклеточных
коммуникаций и эмбриогенеза, а также на языке периодического обновления клеток
в постнатальных органах. Они, как компактные диски, хранят программы управления
активностью 5000 генов эмбриогенеза, которые стали теперь доступны экспериментаторам
in vitro.
Уникальность взрослых ПСК в том, что они позволяют в
реальном времени декодировать как универсальные, общевидовые программы, так и
индивидуальные программы развития одного организма.
Незаменимость же их в том, что они позволяют исследователям
продвигаться вверх от «текста» гена к его функции: сперва в одном типе клеток,
затем в разных органах и, наконец, в целом организме.
ПСК в одном лице – и «программисты» (софт-мейкеры) и «операторы»
программ эмбриогенеза. Новые и новые подпрограммы развития последовательно
реализуются новыми генерациями клеток зародыша. «Провизорные» клетки зародыша,
исполнившие свою роль, удаляются из организма. Освободившееся пространство
немедленно занимают новые клетки, которые реализуют новые программы развития.
В отличие от обычных соматических клеток, зародыш собирается
и организованно растет из повторяющихся модулей, границы которых очерчены
информационными программами развития. СК, в отличие от соматических клеток
взрослого организма, способны вне зародыша создавать такие многоклеточные
модули, которые по частям воспроизводят внутриутробное развитие человека или
млекопитающих. Уникальная способность этих клеток воспроизводить эмбриогенез
человека в лабораторных условиях делает их ключевыми игроками современной
биологии.
Таким образом, стволовые клетки – больше, чем обычные
клетки. Они дают возможность – впервые в истории человечества – манипулировать
индивидуальным геномом in vitro. С открытием стволовых клеток
оборвалась необратимая линейная траектория онтогенеза человека.
для дискуссии
Многие вопросы вокруг статуса взрослых ПСК остаются в
дискуссионном поле. Непонятно, например, каково предназначение резервных
плюрипотентных клеток взрослых тканей в организме человека? Пока нет оснований
предполагать, что эти уникальные по генетической потенции клетки реально
используются для репарации или каких-либо других целей в постнатальном периоде
жизни человека. Зачем эволюция создала этот уникальный дубликат стволовых
клеток?
Идентичен ли статус плюрипотентных стволовых клеток
взрослого человека, сохраняющихся в органах, с качеством клеток, размноженных в
лабораторной посуде? Где проходит граница индивидуального организма, если в
лаборатории возможно получение запасных частей из клеток его генома? Ведь
стволовые клетки обеспечивают будущее в виде новых поколений клеток. Является
ли банк замороженных стволовых клеток законной частью территории живущего
организма? Могут ли ПСК с помощью лабораторного эмбриогенеза переносить
уникальные специфические черты индивидуального генома в лабораторную жизнь
клеток? Как определять лабораторную жизнь клеток индивидуума?
Правомочно и этично ли создавать лабораторные дублеры наших
взрослых ПСК с познавательной и прикладной целью?
Как найти оптимальный баланс между медицинской помощью и
риском возможных осложнений за счет непредсказуемого поведения донорских СК в
организме пациента?
Возникают и другие проблемы. Например, необходим ли новый
биологический и биоэтический статус Homo sapiens в эру беспрецедентных инвазивных
клеточных технологий, буквально преобразующих клеточную карту и «биопаспорт»
индивидуальной жизни и личности?
Как соотносятся фенотипические признаки индивидуальности в
клетках in situ и клетках in vitro? До какой степени
неизбежны, научно и морально обоснованы эксперименты с клетками вне человека – их
собственника?
Имеет ли современный человек моральное и юридическое право
создавать новую экспериментальную платформу из лабораторных стволовых клеток с
целью расширения территории органов и времени существования индивидуальной
жизни? Целесообразны ли поиски рекапитуляции индивидуальной жизни через
лабораторное копирование? И что морально допустимо в попытках запустить
индивидуальную жизнь от генетического потенциала взрослых СК?
Огромный прогресс в понимании роли ЭСК и ПСК в пре– и
пост-натальной жизни привел, как говорилось выше, к существенному пересмотру
старой догмы относительно линейности и необратимости важнейших этапов
онтогенеза человека. Теперь схема индивидуального развития из линейных
необратимых стадий превратилась в повторяющиеся циклы обновления клеток,
интегрированные в согласованную программу. В зародышах циклы обновления клеток
на порядок более интенсивны, чем во взрослых органах.
В соответствии с последними экспериментальными данными
клеточную платформу индивидуальной жизни следует рассматривать, скорее, как
гибкий постоянно обновляющийся клеточный каркас. Клетки приходят и уходят, но
территория организма остается неизменной. Периодическая смена соматических
клеток за счет резерва стволовых клеток, судя по всему, – главный механизм,
защищающий организм от заболеваний и ускоренного старения. Разные органы
отличаются разным темпом обновления клеток и истощения пула региональных
стволовых клеток (разной скоростью биологического старения).
Сегодня можно рассматривать онтогенез как циклы клеточных
событий, которые возможно повторить, расширить, сократить или репрограммировать
с помощью внутренних ресурсов стволовых клеток. Молекулярные или генетические
ошибки внутриутробного или постнатального развития могут купироваться
пересадками здоровых клеток. Общая численность клеток организма, их
локализация, границы органов, функциональные возможности организма – все эти
параметры модулируются в ходе адаптации и в зависимости от потребностей
организма.
В отличие от оплодотворенной яйцеклетки, имеющей лишь одну
заданную траекторию развития, ЭСК и ПСК наделены гибкими альтернативными
программами развития. Хотя в реальных условиях организма каждая клетка имеет
лишь «one way ticket» («билет в одну сторону»), общий потенциал
стволовых клеток организма позволяет обращать вспять до сих пор необратимые
химические повреждения ДНК и клеточных органелл.
Практические возможности индивидуального генома на уровне
потенций ЭСК и ПСК только начинают осмысляться. Но уже очевидно, что
расшифровка направленного репрограммирования стволовых клеток в культуре
открывает дорогу в медицину ближайшего будущего.
перспективы
Биология в лице частного бизнеса с широким размахом инвестирует
финансы и человеческие ресурсы в многостороннее изучение геномных и клеточных
основ индивидуальной жизни человека. Эта новая биология существенно отличается
от классических популяционных исследований, определения средних величин и
вариабельности различных признаков. ЭСК и ПСК заставили искать молекулярные
отпечатки индивидуальности не только в ДНК, но и в мире белков, а также на
клеточном, тканевом и органном уровне. От статистических прогнозов и маркеров
болезни в популяции медицина нашего столетия стремительно движется к личности
больного, к учету особенностей его гено- и фенотипа.
Однако эта перспективная область биологии, естественно,
претерпевает болезни роста и становления, особенно там, где наука стыкуется с
бизнесом. Попытки ужесточения государственного контроля вокруг СК пока давали
лишь обратный результат. Простые запрещения или временный мораторий
стимулировали частный бизнес, в первую очередь в лице наиболее продвинутых
транснациональных корпораций (ТНК). Закрытый, полуконфиденциальный вариант
развития ТНК-биологии сфокусирован не на скорейший прогресс общества, а на
извлечение максимальной прибыли из научных открытий. Интересы ТНК направлены на
проведение первых клинических испытаний СК в наименее развитых странах с
упрощенным режимом проверок на безопасность и биологическую активность.
Клинические испытания в этих странах, как правило, проводятся в условиях, когда
правительства практически лишены возможности контролировать ход и качество
испытаний.
Очевидно, что новые законодательные инициативы, которые
выдвигаются в развитых государствах, должны разрабатываться
высококвалифицированными экспертами, в обстановке полной прозрачности и
публичности, с учетом интересов всех слоев населения. Новые нормативы должны
защищать и поддерживать научный прогресс и полезные технологии во имя интересов
общества, а не частного бизнеса, контролируя при этом безопасность и лечебную
эффективность нового рынка медицинских услуг. Неконтролируемый или плохо
контролируемый бизнес в области стволовых клеток во многих странах мира – болевой
сигнал и четкий индикатор нерешенных проблем. Только сильное государство и его
институты способны защитить интересы и права пациентов, открывая дорогу новым
возможностям науки.
Законодательство высокоразвитых стран с намеренной отсрочкой
реагирует на новые вызовы и конфликты интересов личности и общества, создателей
новшеств и их потребителей. Накопленные полярные мнения и интересы государство
стремится перебросить в поле публичных дебатов. Обществу нужно время, чтобы
созреть для новых консолидирующих решений, которые со временем приобретут форму
законов.
Журнал «Человек», № 1-2005
