Знание-сила, 2009 № 06 (984)

Кровь и… кожа

Владимир Смолицкий

Известно, что запасы крови для переливания нужны медицине непрерывно, особенно военной, полевой медицине, которая зачастую имеет дело с людьми, перенесшими огромные кровопотери. Сегодня вся эта масса крови получается от доноров, и ее порой не хватает, потому что хранить эти запасы дольше 35 дней нельзя, после этого красные кровяные клетки погибают. Особенно остро стоит вопрос о запасах крови нулевой группы (0), которую можно переливать всем пациентам. В силу этой своей универсальности, она используется чаще всего и потому ее запасы всегда «на грани истощения».

Не удивительно поэтому, что поиски способов искусственного производства крови начались с попыток преобразовать кровь разного типа в универсальную. Эти попытки увенчались первым успехом в начале 2007 года, когда группа исследователей под руководством Хенрика Хаузена из Копенгагенского университета сообщила о том, что ей удалось выделить (из бактерий и грибков) такие ферменты, которые превращают кровь групп А, В и АВ в кровь группы 0. Различие между красными кровяными клетками всех этих типов состоит в том, какие молекулы покрывают их поверхность.

Клетки типа А покрыты, среди прочего, молекулами определенного сахара, которые играют роль опознавательного флажка («антигена») для иммунных клеток. Будучи введены в организм человека с другой группой крови, они вызывают появление антител против своего антигена. Антитела склеиваются с чужими клетками, что вызывает их отторжение организмом (этот процесс подобен отторжению чужих тканей или органов при их пересадке).

Кровяные клетки группы В имеют на поверхности другую сахарную группу, другой антиген, а клетки группы АВ имеют и первый, и второй. Зато клетки универсального типа не имеют ни одного антигена. Однако этим сложности переливания крови не кончаются. На поверхности красных кровяных клеток иногда есть еще определенный вид белка, тоже вызывающий отторжение. Он был впервые открыт у макаки вида Резус и поэтому получил название «резус-фактора». При его наличии говорят о крови с положительным резус-фактором, при отсутствии — о крови с отрицательным. Подлинно универсальная кровь, которую можно переливать всем, не опасаясь отторжения, — это кровь группы 0 с отрицательным (то есть отсутствующим) резус-фактором. В природе ее мало — среди людей кавказской группы всего 8 %.

Так вот достижение группы Хаузена состояло в том, что открытые ею (после длительного поиска среди 2500 кандидатов) ферменты таковы, что способны «сбрить» антигены сахара с красных кровяных телец групп А, В и АВ и тем самым превратить их в клетки типа 0. Эти ферменты исследователи обнаружили в двух бактериях. Оказалось, что достаточно поместить красные кровяные клетки в одну среду с этими бактериями, чтобы уже через час клетки А, В и АВ превратились в клетки 0. Но это превращение не затрагивает резус-фактора: он остается таким же, каким был. Поэтому для производства подлинно универсальной крови, с отрицательным резусом, нужно для начала отобрать клетки А, В и АВ тоже с отрицательным резусом. Исследователям не удалось найти ферменты, которые превращали бы клетки с положительным резусом в клетки с отрицательным. Тем не менее их достижение означает шаг вперед в деле искусственного производства крови. Точнее — будет означать, если дальнейшая проверка покажет полное тождество переделанных клеток 0-группы природным, а также подтвердит их эффективность и безопасность при переливании людям.

Однако даже при выполнении этих условий успех группы Хаузена останется ограниченным, потому что он открывает лишь возможность искусственного производства самой остро необходимой универсальной крови, но — за счет уже имеющейся крови других типов. Более важная задача состоит в том, чтобы искусственно создать любую кровь, и вот в середине 2008 года стало известно о первом успехе и на этом пути, достигнутом группой американского ученого Роберта Ланца. Этот исследователь известен своими работами в области эмбриональных стволовых клеток (журнал много писал о них). Широкое терапевтическое использование эмбриональных клеток пока еще тормозится двумя обстоятельствами — чисто биологическими сложностями и возражениями этического порядка. Кстати, одно из последних научных достижений Роберта Ланца состояло как раз в открытии возможности обойти эти возражения. Ланца и его коллеги показали, что можно изъять одну-единственную стволовую клетку из эмбриона, подготовленного для искусственного оплодотворения, и затем размножить ее, не мешая оставшейся части эмбриона впоследствии, после подсадки в матку, развиться в полноценный организм. (Это не убедило оппонентов, которые заявили, что даже изъятие одной клетки равноценно убийству живого существа, ибо и эта одна клетка могла бы развиться в полноценного человека.)

Подобно многим другим специалистам в области стволовых клеток, Ланца понимал, что самая близкая цель на пути терапевтического использования стволовых клеток — это превращение их в кровяные. Однако только в 2008 году ему удалось найти ту биологическую систему, в которой такое превращение может произойти до конца. Дело в том, что красные кровяные клетки отличаются от всех других тем, что не имеют ядра. Это сокращает время их жизни, но зато освобождает место для переноса максимальных количеств кислорода. Красные кровяные клетки имеют также весьма упругую, эластичную мембрану, что позволяет им продвигаться даже по мельчайшим кровеносным сосудам. Ланца и его коллеги нашли ту специфическую комбинацию питательных веществ и факторов роста, которая понуждает неспециализированные эмбриональные стволовые клетки превращаться в специализированные красные кровяные, но это была лишь половина успеха, потому что такое превращение происходило и в экспериментах других исследователей. Настоящий успех был достигнут на втором этапе, когда Ланца поместил полученные таким способом кровяные клетки в среду, состоявшую из соединительной ткани (так называемой стромы), подстилающей костный мозг, — этот главный кроветворный орган человеческого организма. Оказалось, что под воздействием этой специфической стромы 65 % новообразованных кровяных клеток выталкивают свое ядро наружу и становятся весьма похожими на природные кровяные клетки — прежде всего тем, что столь же эффективно запасают кислород.

Кое в чем, однако, они отличаются от природных — многие из них остаются незрелыми и находящиеся в них молекулы гемоглобина, к которым присоединяется кислород, имеют у них несколько иную форму. Неясно также, какова эластичность их мембраны. Наконец, группе Ланца не удалось получить своим способом самый нужный, резус-отрицательный тип кровяных клеток группы 0, поскольку в тех линиях эмбриональных стволовых клеток, которые разрешены для экспериментов в Соединенных Штатах, группа 0-минус не числится. Тем не менее Ланца убежден, что все эти трудности преодолимы и что в ближайшее время возможным станет искусственно производить вполне достаточные количества искусственной крови любого типа. Тогда можно будет и опробовать их на животных и потом на людях. Пока что, однако, исследователям удалось получить лишь около 100 миллионов клеток, что в 10 раз меньше даже одной порции крови, идущей на обычное переливание.

Возможно, впрочем, что главным препятствием на этом многообещающем пути искусственного производства крови из эмбриональных стволовых клеток станет совсем не количество или стоимость такой крови, а ее происхождение. Противники любых экспериментов с клетками человеческих эмбрионов уже говорят об этической неприемлемости и этой работы. Сам Роберт Ланца, предвидя подобные возражения, указал в своей статье, что вместо эмбриональных стволовых клеток в его методе могут быть с успехом использованы так называемые индуцированные, или «репрограммированные», клетки, иначе именуемые индуцированными плюрипотентными стволовыми. Речь идет о взрослых клетках организма, которые искусственно возвращены в неспециализированное («стволовое») состояние, сохраняющее многие потенции развития. Такое обратное превращение взрослых мышиных клеток в стволовые было впервые осуществлено японским исследователем Яманака в 2006 году, а в 2007-м ему и американцу Томсону удалось сделать то же самое и с человеческими взрослыми клетками. Поскольку такое превращение клеток достигается с помощью введения в них — с помощью ослабленного вируса — нескольких специфических генов, есть опасения, что полученные клетки могут стать раковыми. Это сейчас проверяется, но Ланца, несколько забегая вперед, уже рисует радужную картину, как будущая искусственная кровь станет массово производиться из таких репрограммированных взрослых клеток — скажем, человеческой кожи.

Помечтаем и мы о том близком (если верить Роберту Ланца) времени, когда в газетах будут мелькать объявления типа: «Быстро и дешево! Производство крови из кожи заказчика!»