Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем

Кристоф Бок ввел в свои компьютеры данные о моделях метилирования глиобластомных клеток. При этом он действительно выявил критерии, позволяющие делать прогноз о том, какая клетка отреагирует на терапию, а какая нет. Оказалось, у тех пациентов, чьи опухоли поддаются химиотерапии, в результате метилирования ДНК отключен определенный ген, видимо помогающий резистентным раковым клеткам устранить ущерб, который нанесла терапия. Таким образом, уже сегодня сравнительно простой, но очень надежный диагностический тест эпигенома одной злокачественной клетки способствует индивидуализации противоракового лечения.

В настоящее время Бок работает над совершенствованием ранней диагностики рака. В рамках общеевропейского проекта «КансерДип» он совместно с несколькими коллегами из разных стран Европы ищет предательские модификации второго кода в клетках, пораженных лейкемией и раком кишечника. Цель — создание теста, который на основании типичных моделей метильных групп на ДНК в клеточных фрагментах распознает, какой именно лабораторный препарат — кровь или ткань — содержит следы пока не обнаруженной опухоли.

Подобные тесты должны обладать высокой степенью надежности еще и потому, что метильные группы, как подчеркивает Алекс Майсснер, «ужасно крепко привязаны к ДНК». Поэтому они создают «эпигенетический отпечаток», который даже спустя долгое время практически не изменяется под влиянием внешних факторов.

Намного дальше в этой области продвинулась берлинская фирма «Эпигеномика». Она была основана в 1998 году Александром Олеком, докторантом саарбрюккенского генетика Йорна Вальтера, и с самого начала занималась созданием эпигенетических тестов для ранней диагностики рака. По данным предприятия, которое в 2002 году получило премию для молодых предпринимателей и предприятий Германии «Дойчер грюндерпрайс» в номинации «Провидец», а с 2004 года котируется на бирже, первый эпигенетический тест ранней диагностики рака выйдет на рынок в 2009 году [13] . Он называется «Септин-9» и диагностирует раннюю стадию рака толстой и прямой кишки на основании модели метилирования гена септин-9 в клетках крови — считается, что с высокой точностью.

13

Этот тест действительно был выпущен и с успехом применяется. (Прим. ред.).

Одновременно «Эпигеномика» разрабатывает тест для ранней диагностики рака легких и метод ранней оценки агрессивности опухолей простаты. Время покажет, насколько успешными будут эти начинания. Но если они на практике подтвердят тот потенциал, которым теоретически обладают «эпигенетические отпечатки» раковых клеток, вероятно, поучаствовать в разработках фирмы захотят и крупные фармацевтические компании.

На них вся надежда

Универсальные, всемогущие, вселяющие надежду — такие определения всплывают постоянно, когда речь заходит о стволовых клетках. Средства массовой информации и ученые не устают снова и снова, словно молитвенное правило, повторять длинный список болезней, которые ученые собираются когда-нибудь вылечить с помощью невидимых, микроскопических клеток: диабет, болезнь Паркинсона, сердечная недостаточность, боковой амиотрофический склероз (БАС), бесплодие, параплегия и так далее.

Одновременно с этим спектаклем и почти с такой же шумихой проходит дискуссия о том, этично ли использовать так называемые эмбриональные стволовые клетки для исследовательских целей, жертвуя при этом потенциальной жизнью. И почти не замеченными остаются гигантские, но не столь сенсационные успехи в изучении стволовых клеток. Биологи узнают все больше нового и неожиданного о том, как могут изменяться и развиваться эти клетки. При этом ученым становится ясно, что каждый организм обладает куда большим естественным потенциалом регенерации, излечения и преобразования, чем предполагалось ранее.

Специалист по стволовым клеткам Герд Кемперманн из Дрезденского технического университета именно к этому привлекает наше внимание в своей интереснейшей книге «Человеку нужны новые клетки». Стволовые клетки, пишет он, стали настоящим символом современного развития биомедицины. Ученые поражаются тому, насколько изменчивы уже взрослые живые существа, в какой степени они еще поддаются формированию: «В биологии мы привыкли исходить из данности, из того, „что есть“, и, выясняя связи, двигаться по этой цепочке к первопричине», — добавляет он. А биология стволовых клеток перевернула перспективу. Сегодня, рассматривая клетки, ученый и его коллеги обдумывают, что они могут из них сделать. Стволовые клетки — «проявление возможности». Они «определяются через то возможное, что в них заключено».

Стволовыми эти клетки называются потому, что от них, как ветки от стволов, происходят другие клетки, очень просто объясняет Кемперманн. С точки зрения эпигенетиков, это означает, что на геноме стволовых клеток, которые определяют свое развитие, а следовательно, и сущность, например, в качестве составных частей нервной ткани или слизистой оболочки кишечника, некоторые переключатели установлены не окончательно. Клетки еще ждут сигналов, которые дадут им команду надежно и в большинстве случаев необратимо включить или выключить конкретные гены. Как только это произойдет, клетка станет немного более зрелой, менее гибкой и приблизится к окончательной дифференциации.

Стволовые клетки с наибольшим потенциалом — действительно эмбриональные, так как они находятся в самом начале своего развития, то есть на самой высокой точке эпигенетического ландшафта, каким изобразил его Уоддингтон. Так называемые взрослые стволовые клетки, или клетки-предшественники, напротив, находятся в разных органах организма, например в коже, в кроветворном костном или в головном мозге. Из них в большинстве случаев могут развиться уже только те типы клеток, которые нужны организму для регенерации конкретного органа.

Многие судьбоносные биохимические решения на долгом пути от первой эмбриональной стадии — бластоцисты — до одной из приблизительно 200 возможных полностью дифференцированных соматических клеток прослеживаются до того, как произойдут модификации гистонового кода, метилирование ДНК или РНК-интерференции. Часто эпигенетические переключатели даже дополняют друг друга и обеспечивают двойную гарантию, что конкретный ген никогда не будет активирован, а клетка уже не сможет изменить своему назначению.

Неудивительно, что эпигенетики заинтересованы в развитии исследований стволовых клеток, но надеются извлечь из этой дисциплины пользу для себя. «Мы стремимся лучше понимать клетки, — говорит Александр Майсснер, работающий в обеих областях. — Речь идет о том, чтобы придумать, как лучше распознавать потенциал развития клеток». Он надеется, что уже через несколько лет на основании характерных мест эпигенома клетки можно будет определить, «способна ли она еще свернуть влево или вправо либо уже приняла окончательное решение».

Когда это произойдет, молекулярные биологи наверняка гораздо точнее, чем сегодня, будут знать, какие переключатели они еще могут задействовать, чтобы изменить тип клетки или подтолкнуть ее развитие в определенном направлении. Лишь тогда мечты исследователей стволовых клеток можно будет считать осуществимыми.

Основополагающая идея лечения стволовыми клетками — независимо от области применения — всегда одна: подобно источнику вечной молодости, они должны в любом месте обеспечить замену погибших больных клеток здоровыми. Например, для диабетиков ученые собираются вырастить из стволовых новые клетки, регулирующие уровень сахара в крови и высвобождающие инсулин. Их потом будут пересаживать в больную поджелудочную железу. Для людей с болезнью Паркинсона они собираются вырастить достаточное количество нервных клеток, синтезирующих нейромедиатор дофамин, дабы заменить ими отмирающие клетки того же типа. А чтобы восстановилась ослабленная сердечная мышца человека, перенесшего инфаркт, они хотят укрепить ее молодыми клетками.