Международная конференция «Терапия будущего»
О.Л.Серов,
доктор биологических наук
Институт цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) Центр по изучению стволовых клеток Сколтеха (Московская обл.)
Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) — негосударственный международный научно-образовательный центр — создан в 2011 г. для того, чтобы наладить живую связь между фундаментальной и прикладной науками. Возглавил Сколтех известный американский ученый Э.Кроули (E.Crawley). Обучение в Сколтехе, по замыслу его создателей, должно проходить на базе ведущих исследовательских групп, работающих в пяти областях — биомедицины, энергетики, новых материалов, информационных технологий и космических исследований. После конкурса, на который было подано 120 проектов, представленных 360 университетами и институтами из 20 стран, в 2013 г. было одобрено создание первых трех Центров науки, инноваций и образования (ЦНИО), два из них биомедицинские.
© Серов О.Л., 2014
Согласно первоначальному плану, создание ЦНИО в России должно проходить в тесном взаимодействии с научными коллективами «продвинутых» университетов западной Европы и США. Центр по изучению стволовых клеток был организован при участии авторитетного голландского университета города Гронингена (University of Groningen) и московского Института общей генетики им.Н.И.Вавилова РАН; содиректором центра от зарубежного партнера стал известный ученый П.Лэнсдорп (P.Lansdorp), от российсокого — профессор С.Л.Киселев. Директором этого ЦНИО Сколтех назначил выдающегося европейского ученого и организатора научных исследований профессора А.Бернса (A.Berns), ранее возглавлявшего Институт по исследованию рака в Нидерландах. Кроме того, в состав Центра по изучению стволовых клеток вошли ведущие лаборатории Массачусетсского технологического института
(The Massachusetts Institute of Technology, MIT). Безусловно, в Сколтехе это наиболее сильный партнер, который имеет самый высокий рейтинг (достаточно сказать, что в MIT работает 77 лауреатов Нобелевской премии). Второй биомедицинский ЦНИО — Центр РНК-терапии и функциональной геномики — создан учеными MIT и Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.
На конференции «Терапия будущего», прошедшей с 26 по 28 мая в инновационном центре «Скол-ково», российские и зарубежные коллеги собрались все вместе впервые, чтобы не только поделиться результатами своих исследований, но и наметить перспективы научного поиска и эффективного взаимодействия. В конференции, организованной двумя ЦНИО, приняли участие нобелевские лауреаты — Ф.Шарп (Ph.Sharp), награжденный в 1993 г. «за открытие прерывистой структуры генов», и С.Яманака (S.Yamanaka), удостоенный премии в 2012 г. «за открытие возможности репрог-раммирования дифференцированной клетки в плюрипотентную». Учитывая важность тематики конференции, на ее открытии присутствовали заместитель министра финансов РФ А.Ю.Иванов и заместитель министра образования и науки РФ Л.М.Огородова. Из ее выступления следует, что
Правительство РФ продолжит финансовую поддержку международных проектов Сколтеха и будет способствовать внедрению инновационных разработок в промышленность страны. Особое внимание заместитель министра обратила на участие и сотрудничество бизнеса в области инноваций и коммерциализации научных разработок. Замечу, что модель тесной связи научных исследований и их практическое внедрение с участием бизнеса наиболее ярко реализуется в США, но менее заметно — в Европе и Азии. Основные разработки в Европе проводятся за счет бюджетных средств, в Японии, по словам С.Яманаки, наука финансируется на 90% государством.
Научная часть конференции была открыта лекциями двух нобелевских лауреатов. Поскольку мои профессиональные интересы лежат в области изучения стволовых клеток, то подробнее поделюсь впечатлениями о выступлениях на конференции моих зарубежных и российских коллег. Лекция профессора Яманаки называлась «Последние достижения в исследованиях ¿РБ-клеток и их применение». Здесь необходимы некоторые пояснения. Что такое ¿РБ-клетки? В прямом переводе на русский язык эта аббревиатура расшифровывается так — индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПС-клетки). Этот термин ввел
Регистрация участников конференции.
Все фотографии предоставлены пресс-службой Сколтеха
Лекцию читает лауреат Нобелевской премии С.Яманака.
Яманака в статье, опубликованной в журнале «Cell» 25 августа 2006 г., которая открыла новую эру клеточной биологии и заслуженно отмечена Нобелевской премией. Чтобы понять масштабность и значимость этого события, необходимо осуществить некоторый экскурс в историю биологии последних десятилетий.
Долгое время, еще до публикации статьи Яма-наки, в биологии обсуждалась одна из фундаментальных проблем: что происходит с геномом (всей
ДНК ядра клетки, включающей как последовательности, кодирующие белки и РНК, так и неко-дирующие) в процессе развития — от зиготы до формирования дефинитивного взрослого организма? Вопрос не праздный, поскольку в результате дифференцировки в процессе онтогенеза формируются 200— 220 типов специализированных соматических клеток, которые выполняют порой узкоспециализированные функции. Достаточно вспомнить различия, например, между кардиомиоцита-ми, нейронами, клетками печени или поджелудочной железы, чтобы понять, насколько они не похожи друг на друга.
Дж.Гёрдон ([.Оигёоп) провел опыты по переносу ядер из клеток кишечника головастика и из пигментных клеток кожи в энук-леированные ооциты (зрелые яйцеклетки, у которых удалили собственное ядро) африканской лягушки Xenopus laevis и выяснил, что некоторые реконструированные ооциты могут развиться во взрослую лягушку. Это послужило основанием для заключения, что в процессе развития геном зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) сохраняется в дифференцированных клетках без существенных структурных необратимых изменений. Из этого следует, что при определенных условиях (например, когда ядра дифференцированных клеток помещают в цитоплазму ооцита) возможно репро-граммирование генома, т.е. восстановление в нем тотипотент-ности, свойственной зиготе. Кстати, именно за эти работы Гёрдону вместе с Яманакой была присуждена Нобелевская премия в 2012 г.
Возможность экспериментального восстановления в геномах соматических клеток плю-рипотентных свойств, утраченных в процессе развития, столь же убедительно показана в опытах по слиянию соматических дифференцированных клеток с эмбриональными стволовыми (ЭСК). Этот экспериментальный подход менее известен, но и он используется как эффективный способ репрограммирования геномов соматических клеток. Реализация такого подхода стала возможна благодаря созда-
нию технологии получения и длительного культивирования клеток млекопитающих из «доимплан-тационного» эмбриона. Он в течение нескольких дней (для человека 4—5 сут) после оплодотворения яйцеклетки находится в «свободном плавании», после чего буквально врастает в материнский организм (происходит имплантация). До этой стадии эмбрион претерпевает 8—10 делений (у разных видов этот показатель варьируется), после чего формируется бластоциста, состоящая из 250—400 клеток. В результате диффе-ренцировки образуется группа из 40—50 клеток так называемой внутренней клеточной массы (ВКМ) и внешний слой клеток — трофобласт. Судьба этих частей бластоцисты различна: именно из этой массы развивается дефинитивный взрослый организм, тогда как клетки трофоблас-та формируют вместе с материнским организмом плаценту и обеспечивают питание развивающегося эмбриона.
В 1981 г. английский исследователь М.Эванс (M.Evans) разработал способ выращивания клеток ВКМ вне организма. Примечательно, что они сохраняли свойства ВКМ даже после длительного многомесячного культивирования. Наиболее впечатляющий факт сходства культивируемых клеток и ВКМ был доказан в опытах по инъекции культивируемых клеток в бластоцисту с последующей их пересадкой суррогатным матерям. Введенные клетки, попавшие в бластоцисты, участвовали в формировании химерных эмбрионов. Анализ родившихся химер показал, что инъецированные клетки дифференцировались во все типы соматических. Кроме того, химеры продуцировали два типа гамет (яйцеклетки или сперматозоиды), и при скрещивании химер с нормальными мышами были получены потомки, идентичные по генотипу культивируемым клеткам. Их назвали ЭСК, поскольку по плюрипотентности (способности дифференцироваться в различные типы соматических клеток) они сопоставимы с ВКМ. За разработку технологии культивирования ЭСК и их использование в экспериментальной эмбриологии О.Смитису (O.Smi-thies), М.Эвансу (M.Evans) и М.Капеччи (M.Capecchi) была присуждена Нобелевская премия в 2007 г.
Возвращаясь к опытам по слиянию ЭСК с соматическим клетками (фибробластами, спле-ноцитами, лимфоцитами и т.д.), подчеркну, что получаемые гибридные клетки обладают свойствами ЭСК, включая способность формировать химеры. Учитывая, что в геноме гибридной клетки Нобелевский лауреат Ф.Шарп отвечает на вопросы.
находится генетический материал соматической клетки, можно заключить: он репрограммируется по шаблону ЭСК, в нем восстанавливается плюри-потентность, свойственная ЭСК. Эти эксперименты, как и опыты по переносу ядер соматических клеток в энуклеированные ооциты, наглядно показывают обратимость дифференцировки.
Экспериментальный подход восстановления плюрипотентности в соматических клетках, предложенный Яманакой, основан на другом принципе. Прогресс молекулярной биологии последних десятилетий позволил детально установить динамику функционирования генов в процессе развития. Установлено, что профили (наборы) активных генов существенно меняются на разных стадиях развития и дифференцировки клеток. Смена профилей экспрессирующихся генов происходит под контролем особой категории генов, кодирующих транскрипционные факторы. Они напрямую взаимодействуют с ДНК, причем в основном с промоторами (регуляторными последовательностями) генов, и выступают в роли регуляторов их активности.
Сравнивая наборы транскрипционных факторов в ЭСК и соматических дифференцированных клетках, Яманака выдели
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.