Atdzimušas cilmes šūnas

[ Lai noskatītos sešu minūšu video, kurā piedalās divi izcili pētnieki un Technology Review galvenais redaktors, kas apspriež embriju cilmes šūnu izpētes veidus un iemeslus — ar iespaidīgu krāsu grafiku un attēliem, noklikšķiniet šeit . Piezīme. Varat jebkurā laikā apturēt video. ]

2003. gada beigās Advanced Cell Technology pētnieki, neliels biotehnoloģiju jaunizveidotais uzņēmums Vusterā, MA, domāja, ka gatavojas paveikt kaut ko ievērojamu. Viņi bija rūpīgi ģenerējuši klonētus cilvēka embrijus no pieaugušām šūnām un mēģināja tos uzturēt pietiekami ilgi, lai savāktu to iekšējās šūnu masas, vērtīgas šūnu bumbiņas, kas rada cilmes šūnas.

Tā bija viena no pieprasītākajām biomedicīnas pētījumu balvām: veids, kā audzēt embrionālās cilmes šūnas tieši no, piemēram, no konkrēta pacienta ādas šūnām. Tas bija arī viens no biomedicīnas spekulatīvākajiem projektiem; Patiešām, Advanced Cell Technology (ACT) zinātnieki bija vienīgā komanda Amerikas Savienotajās Valstīs, kas to aktīvi īstenoja. Taču Roberts Lanza (skat. Stem Cell Hope), kurš vadīja grupu, saka, ka uzskata, ka viņa komanda ACT bija uz panākumu robežas. Ja viņam ir taisnība un ja darbs būtu turpināts, uzņēmuma rokās gandrīz noteikti būtu bijusi atslēga jaunam revolucionāram biomedicīnas instrumentu komplektam un, iespējams, jaunām ārstēšanas metodēm daudzām dažādām slimībām.

Taču 2004. gada februārī ACT zinātnieku cerības tika sagrautas. Dienvidkorejas cilmes šūnu zinātnieks Hvangs Vū Suks no Seulas Nacionālās universitātes un viņa kolēģi paziņoja žurnālā Zinātne ka viņi ir radījuši pacientam specifiskas cilmes šūnas. Šis sasniegums pacēla Hvangu līdz zinātniskajai zvaigznei. Viņa valsts nosauca viņu par savu augstāko zinātnieku un pagodināja ar pastmarku, kurā attēlots paralizēts vīrietis, kurš atkal spēj staigāt. Pacienti aicināja piedalīties viņa darbā. Hvangs pieņēma savu lomu kā starptautiska cilmes šūnu slavenība, paziņojot par plāniem izveidot kaut ko, ko sauc par Pasaules cilmes šūnu centru, kur viņa laboratorijas locekļi klonētu un kultivētu cilmes šūnu līnijas zinātniekiem visā pasaulē.

Tas, kas agrāk bija ārkārtīgi riskants un kurā daudzi zinātnieki nevēlējās ķerties, tagad kļuva par iespējamu, saka Evans Snaiders, Cilmes šūnu un reģenerācijas programmas direktors Bērnhemas Medicīnas pētījumu institūtā Lajolla, Kalifornijā. Daudzi ASV pētnieki, kuri paši nevarēja vai nevēlējās sākt klonēšanas darbus, sāka plānot sadarbību ar Korejas zinātniekiem. Mēs zinājām, ka [klonēšana] prasīs daudz laika un naudas, un Korejas valdība bija gatava tik daudz mest pie šīs problēmas, saka Snaiders. Kad šķita, ka tas ir paveikts, daudzi no mums teica: Nu, tas ir atvieglojums. Tagad mēs varam veikt reālus zinātniskus eksperimentus.

Tomēr Lanza un viņa kolēģi, kuri bija tik tuvu cilmes šūnu klonēšanai, nomākts skatījās. Tas bija apkaunojoši, saka Lanza. Šī neskaidrā grupa paziņoja, ka viņi to ir izdarījuši. ACT jau bija nestabilā finansiālā stāvoklī, taču Hvanga sasniegums padarīja situāciju vēl nedrošāku. Uzņēmums arī pēkšņi zaudēja cilvēka olšūnu piegādi, kas ir būtiska klonēšanas pētījumu sastāvdaļa, jo klīnikas, kas vadīja donoru programmas, uzskatīja, ka vairs nav nepieciešams piedalīties pētījumos, kuru galvenais mērķis bija sasniegts. Rezultātā zinātniekiem burtiski bija jāliek darbs uz ledus. Mums bija jāiesaldē daudzas mūsu šūnas. Tas pārtrauca šo pētījumu, un kopš tā laika nav veikti nekādi aktīvi pētījumi, saka Lanza. Acīmredzot nebija nekādas slavas vai peļņas, ierodoties otrajā vietā.

Tikai nekas no tā nebija patiess. Sākot ar 2004. gada maiju, sāka klīst ziņas, ka Hvangs izmantojis neētiskus līdzekļus, lai iegūtu olas saviem klonēšanas pētījumiem, un par to melojis. Līdz 2005. gada decembrim kļuva skaidrs, ka maldināšana bija daudz plašāka. Šķita, ka Hvanga cilvēka klonēšanas pētījumi bija iespaidīga krāpšana: izmeklētāji no Hvangas universitātes neatrada pierādījumus, ka viņa komanda vispār būtu radījusi klonētas cilmes šūnu līnijas.

Tas bija kā palēninājumā vērot automašīnas avāriju. Problēmas apjoms bija patiešām šausminošs, saka Snaiders. Pasaule tika atjaunota pirms 2004. gada, piemēram, kad Supermens pagrieza pasauli atpakaļ. Ja jūs nodarbojāties ar klonēšanu 2004. gadā, jūs sākāt ar to nodarboties vēlreiz. Ja jūs sēdējāt malā, jūs atkal sēdējāt malā.

Bet daži pētnieki nevarēja pagriezt pulksteni atpakaļ. Dažos mēnešos, kopš Hvangs bija nācis klajā ar savu paziņojumu, ACT investori bija zaudējuši interesi par pacientam specifisku cilmes šūnu ražošanu, un uzņēmuma zinātnieki tagad koncentrējās uz mazāk riskantu cilmes šūnu terapijas izstrādi. Mūs uztvēra kā neveiksmi, lai gan patiesībā bijām vistālāk priekšā, saka Lanza, ACT medicīnas un zinātnes attīstības viceprezidents. Mēs bijām zaudējuši gadu no darba un pārcēlušies uz citām lietām.

Īstais darbs cieta, jo šis puisis spēlēja kādu spēli, Lanza turpina. Es zinu, ka mani kritizēs par to, ka tā teicu, bet es patiesi ticu, ka mums bija protokols, kas būtu bijis reproducējams un vienkāršs, un mēs jau būtu varējuši sākt terapiju.

Sešus mēnešus pēc tam, kad sāka atklāties informācija par krāpšanu, Lanza un grupas Hārvardas Universitātē un Kalifornijas Universitātē Sanfrancisko, cita starpā, gatavojas uzsākt jaunas programmas, lai klonētu cilmes šūnas no pieaugušo donoru šūnām – procesu parasti sauc par somatisko. -šūnu kodola pārnešana vai terapeitiskā klonēšana. Neskatoties uz tehniskajiem un politiskajiem šķēršļiem, zinātnieki ir pārliecināti, ka kodolmateriālu pārnešanai būs milzīga ietekme uz medicīnu. Viņi uzskata, ka klonētās cilmes šūnas var izmantot kā modeļus, lai pētītu cilvēku slimības un pārbaudītu jaunas zāles ar nepieredzētu precizitāti; galu galā cilmes šūnas varētu pārstādīt tieši pacientiem, lai izārstētu deģeneratīvas slimības.

Korejiešu krāpšana, lai arī nepārprotami bija postoša Lanzai, iespējams, netīšām padarīja laukumu. Hvangas epizode bija ļoti destruktīva, saka Ronalds Grīns, Dartmutas koledžas ētikas speciālists. Bet Hvanga apgalvojumi deva cilvēkiem ieskatu par to, kas būtu iespējams ar klonētām cilmes šūnām, un sekas bija atjaunota interese par terapeitisko klonēšanu.

Zinātnieki, kuri bija plānojuši sadarboties ar Hvangu, vairākus mēnešus bija nopietni domājuši par to, ko viņi varētu darīt ar klonētām cilmes šūnām, sākot no jaunu rīku radīšanas, lai izgaismotu slimības, kuras viņi bija pētījuši gadu desmitiem, līdz jaunu ārstēšanas metožu izpētei. Satraukums, ko izraisīja šīs iespējas, kā arī jauns skaidras naudas pieplūdums no valsts un privātiem avotiem, lika daudziem nevēlēties ilgāk gaidīt malā. Snaiders, bērnu neirologs un neonatologs, kurš vēlas izstrādāt jaunas ārstēšanas metodes saviem pacientiem, tagad apsver iespēju uzsākt savu klonēšanas programmu. Ir lielāka gatavība iekļūt šajā jomā, un es domāju, ka tas turpināsies, viņš saka.

Izmaksa par slimību
Saldētavā La Jolla, Kalifornijā, atrodas saldētu ādas šūnu banka, kas savākta no pacientiem ar retu un postošu ģenētisku traucējumu, ko sauc par Leša-Nihana slimību. Bērniem, kas dzimuši ar šo slimību, ir ģenētiska kļūda, kas liek viņiem ražot pārāk daudz urīnskābes, kas uzkrājas viņu audos. Viņiem ir arī nopietnas neiroloģiskas problēmas aptuveni tajā pašā smadzeņu daļā, ko skārusi Parkinsona slimība, kā rezultātā rodas motoriskas un kognitīvas problēmas. Neviens nesaprot, kāpēc šī gēna defekts noved pie defekta smadzenēs, saka Kalifornijas Universitātes Sandjego pediatrs un ģenētiķis Teodors Frīdmans, kurš šo slimību pētījis gandrīz 40 gadus.

Apmēram pirms diviem gadiem Frīdmans, gēnu terapijas eksperts, sāka apsvērt, kā cilmes šūnas varētu palīdzēt viņa pacientiem. Embrionālajām cilmes šūnām ir divas vērtīgas īpašības: pareizos apstākļos tās var pašas atjaunoties – daloties, lai radītu identiskas jaunas šūnas – un tās ir pluripotentas, kas nozīmē, ka tās var attīstīties par gandrīz jebkura veida ķermeņa šūnām. Šī lieliskā piekāpība aizrauj tādus zinātniekus kā Frīdmans, kuri sapņo par dienu, kad varēs iegūt cilmes šūnas, pierunāt tās kļūt par jaunām smadzeņu vai aknu šūnām un pārstādīt pacientiem ar Parkinsona slimību vai orgānu mazspēju.

Zinātnieki jau ir pierādījuši, ka dzīvniekiem cilmes šūnas cita starpā var palīdzēt ārstēt sirds slimības, muguras smadzeņu bojājumus un sirpjveida šūnu anēmiju. Žurkas ar bojātām muguras smadzenēm atguva zināmu mobilitāti pēc neironu prekursoru šūnu injekcijām, kas izgatavotas no embriju cilmes šūnām. Cilmes šūnas, kas pārstādītas žurku sirds audos, var palīdzēt dziedēt bojātos sirds muskuļus.

Bet pirms līdzīgu terapiju var pārbaudīt cilvēkiem, zinātniekiem būs jāatrisina imūnās atgrūšanas problēma. Transplantētās cilmes šūnas, kas tagad iegūtas no izmestiem embrijiem, ģenētiski atšķiras no to saņēmējiem; tāpat kā donoru nieres, tām ir risks izraisīt imūnreakciju. Tas nozīmē, ka pat vismodernākās ārstēšanas metodes joprojām ir daudzu gadu attālumā no klīniskās izmantošanas. Terapeitiskā klonēšana ir viens no veidiem, kā padarīt cilmes šūnas piemērotas transplantācijai, jo tā iegūst šūnas, kurām ir kopīga to saņēmēju DNS.

Teorētiski klonētas cilmes šūnas varētu palīdzēt Frīdmaņa pacientiem; zinātnieki varēja novērst šūnu ģenētisko defektu pirms to implantēšanas. Šādas revolucionāras ārstēšanas izredzes ir tas, kas visvairāk ir aizrāvis gan sabiedrību, gan plašsaziņas līdzekļus. Bet Frīdmans un Snaiders koncentrējas uz lietojumprogrammu, kurai varētu būt daudz plašākas sekas, un tā ir tuvāka. Tā vietā, lai šūnas izmantotu kā terapijas veidu, pētnieki plāno tās izmantot, lai pētītu Leša-Nihana slimību un pārbaudītu jaunas ārstēšanas metodes. Eksperti saka, ka šāda veida pielietojums varētu ievērojami uzlabot mūsu izpratni par to, kā jebkura slimība ar ģenētisku komponentu attīstās šūnu līmenī. Jūs varētu izveidot cilmes šūnu līniju ar ALS vai Parkinsona slimību, izmantojot DNS no pacienta, kuram patiešām ir simptomi, saka Snaiders.

Zinātnieki varētu likt šūnām attīstīties par slimības bojātām šūnām, piemēram, Parkinsona slimības dopamīna neironiem, un pētīt slimības sarežģīto progresēšanu no tās agrākajām satricinājumiem līdz pēdējai šūnu nāves gadījumam. Tā kā šūnas būtu ģenētiski identiskas pacienta DNS, tajās tiktu veiktas daudzas tādas pašas molekulārās izmaiņas, kas ir pacienta slimības pamatā.

Britu zinātnieks Īans Vilmuts, kurš palīdzēja klonēt aitu Dolliju, cer pārvērst traukā esošās cilmes šūnas par motoriem neironiem — nervu šūnām, kas ir izpostītas Lū Geriga slimības (pazīstama arī kā amiotrofiskā laterālā skleroze jeb ALS) gadījumā. Cilmes šūnu līnijas izveide ar šo slimību ļautu zinātniekiem izpētīt, kā šie neironi saslimst un mirst, un meklēt veidus, kā palēnināt vai apturēt slimības lejupejošo spirāli. Es domāju, ka slimību modeļi, piemēram, tie, kurus mēs plānojam izveidot, īstermiņā un varbūt arī ilgtermiņā slimību ārstēšanā darīs vairāk nekā cilmes šūnu klonēšana audu transplantācijai, saka Vilmuts.

Viena no galvenajām klonēto cilmes šūnu priekšrocībām ir tā, ka tās ļautu zinātniekiem izveidot precīzus slimības modeļus, vispirms nenosakot pamatā esošo ģenētiku. Ar daudzām sporādiskām slimībām mēs zinām, ka pastāv ģenētisks komponents, taču nav skaidrs, kas tas ir un kā tas veicina slimības attīstību, saka Lerijs Goldšteins, UCSD neirozinātnieks, kurš pēta Alcheimera slimību. Mums ir daudz hipotēžu, un es domāju, ka šī metodoloģija ļaus mums pārbaudīt šīs hipotēzes. Un, ja kāds ir pareizs, mums būs virziens, kā doties uz terapiju.

Alcheimera slimības cilmes šūnu modelis arī ļautu zinātniekiem izpētīt slimības ietekmi pirms simptomu parādīšanās un, iespējams, izveidot agrīnas diagnostikas testus. Līdz brīdim, kad Alcheimera slimnieks vēršas pie ārsta ar kognitīvām problēmām, smadzenes ir ievērojami un, iespējams, neatgriezeniski bojātas. Pētīt jau mirušu cilvēku smadzenes ir tas pats, kas pētīt lidmašīnas avāriju pēc tam, kad lidmašīna ietriecās zemē — jūs skatāties uz vraku, saka Goldšteins. Mēs vēlamies aplūkot Alcheimera slimības melno kasti. Kas notiek šajās šūnās pirms avārijas?

Lai meklētu agrīnas traucējuma pazīmes, zinātnieki varētu ģenerēt cilmes šūnas, izmantojot Alcheimera slimnieka DNS, un pēc tam stimulēt šūnas, lai tās diferencētu neironos, uzraugot to specifisku proteīnu veidošanos vai citas molekulāras izmaiņas, kas nav novērotas neironos, kas iegūti no veseliem embrioniem. cilmes šūnas. Tāda pati pieeja varētu darboties ar vēzi, kam raksturīga virkne kaitīgu ģenētisku izmaiņu. Mēs vēlamies uzzināt, kas ir ātrākais, lai atklātu slimības šūnu atšķirības, saka Renē A. Reijo Pera, UCSF cilvēka-embrionālo-cilmes šūnu bioloģijas programmas līdzdirektors.

Klonētas cilmes šūnas var arī nodrošināt daudz efektīvāku veidu, kā pārbaudīt zāles. Ļoti bieži dzīvnieku modeļi, kas pastāv konkrētai slimībai, patiešām īsti neatkārto to, kas notiek cilvēkā, saka Snaiders. Izmantojot modeļus, kas balstīti uz cilmes šūnām, zinātnieki varētu pārbaudīt zāles dažādās slimības stadijās, meklējot savienojumus, kas varētu novērst, piemēram, Alcheimera slimības riskam pakļautai personai no slimības attīstības, vai savienojumus, kas aptur vai novērš. bojājumu progresēšana cilvēkiem, kuriem jau ir slimība.

Snaiders galu galā cer izveidot daudzu dažādu neirodeģeneratīvu slimību cilmes šūnu modeļus. Viņa pirmais solis sadarbībā ar Frīdmanu būs izmantot sasaldētās ādas šūnas, kas atrodas UCSD, lai izveidotu cilmes šūnas ar Leša-Nihana slimību. Snaiders sākotnēji cerēja, ka Hvangs viņam iemācīs klonēšanas procesu. Bet tagad zinātnieki plāno patstāvīgi uzsākt terapeitisko klonēšanas projektu un strādā pie normatīvā apstiprinājuma un valsts vai privātā finansējuma saņemšanas.

Ētiskas olas?
Lai radītu normālas cilmes šūnu līnijas, zinātnieki sāk ar apaugļotu embriju, kas parasti tiek izmests no in vitro apaugļošanas klīnikas. Viņi savāc specializētu šūnu bumbu, ko sauc par iekšējo šūnu masu, no embrija, kad tas ir tikai piecas līdz sešas dienas vecs. Kultivētas traukā, šūnas attīstās par embrionālo cilmes šūnu līniju, kas atkarībā no apstākļiem var vai nu pašas atjaunoties, vai diferencēties specializētos šūnu tipos, piemēram, sirds šūnās, aknu šūnās vai smadzeņu šūnās. Zinātniekiem ir nepārtraukti jāizveido jaunas cilmes šūnu līnijas, jo esošās līnijas var uzkrāties mutācijas, padarot tās nederīgas terapijai un daudzu veidu pētījumiem.

Tomēr klonētas cilmes šūnas ir vēl grūtāk izgatavot nekā parastās embrionālās cilmes šūnas. Zinātnieki paņem DNS no diferencētas šūnas, piemēram, ādas šūnas, un ievieto to olā, kurai ir atņemta paša DNS. Pēc tam ola sāk dalīties, tāpat kā parastais embrijs. Ja tas izdzīvo pietiekami ilgi, tā iekšējo šūnu masu var novākt un izmantot cilmes šūnu audzēšanai. Zinātnieki ir radījuši cilmes šūnas no klonētiem peļu embrijiem, bet nav atkārtojuši šo varoņdarbu cilvēkiem. Atšķirībā no dabiski apaugļotiem embrijiem, klonētos embrijus ir grūti uzturēt dzīvus pietiekami ilgi – gandrīz nedēļu –, lai varētu savākt to iekšējās šūnu masas.

Hvangs bija apgalvojis, ka to dara ar ievērojamu efektivitāti, izmantojot nelielu skaitu olu. Cilvēku olas ir vērtīgs resurss, kuru ir ļoti grūti iegūt, tāpēc taupīga olu izmantošana ir ļoti svarīga, lai kodolenerģijas pārnešana būtu praktiska. Taču turpmākie pētījumi atklāja, ka Hvangs un kolēģi meloja ne tikai par saviem rezultātiem, bet arī par eksperimentos izmantoto olu skaitu. Saskaņā ar Dienvidkorejas Nacionālās bioētikas komitejas ziņojumu Hvans savos neveiksmīgajos eksperimentos izmantoja 2221 olu, nevis 427 olas, par kurām ziņots savos divos. Zinātne papīri. Zinātniekiem tagad nav ne jausmas, cik daudz olu ir nepieciešams, lai veiksmīgi klonētu cilvēka cilmes šūnu līniju.

Kad pieaugušas šūnas kodols tiek ievietots olšūnā, daži nezināmi faktori olā pagriež atpakaļ tās pulksteni, atgriežot to embrija stāvoklī. Tas ir tāpat kā pārformatēšanas taustiņa nospiešana datorā. Jūs to pārformatējat, lai kļūtu par cita veida šūnu, saka Snaiders. Mēs nesaprotam molekulāros ceļus, kas to dara... Cik mums zināms, vienīgais, kas to var izdarīt, ir ola.

Saskaņā ar Kevin Eggan, molekulārais un šūnu biologs no Hārvardas, kurš meklē apstiprinājumu savā universitātē, lai sāktu kodolpārneses pētījumu, nav skaidrs, cik daudz olšūnu mums ir nepieciešams vai cik sieviešu dosies uz priekšu, lai ziedotu olas. Eigans, kurš ir arī Kalifornijas Reģeneratīvās medicīnas institūta ētikas pārbaudes padomē (un bija 2005. gada TR35 loceklis), saka, ka viņš lielāko daļu pagājušā gada ir pavadījis, mācoties par ētikas un medicīnas problēmām, kas saistītas ar olšūnu ziedošanu. Daudzi zinātnieki saka, ka piekļuve olām noteiks terapeitiskās klonēšanas panākumus. Mums ir terapija, kas varētu būt radījusi revolūciju medicīnā, piemēram, antibiotikas, taču mums ir vājš kakls, kas to nomāc, saka Lanza.

Olšūnu ziedošanas procedūra ir neērta un potenciāli sāpīga, un tai ir zināms medicīnisks risks. Sievietēm ir jāveic hormonu terapija, lai stimulētu ovulāciju, konsultācijas, lai izprastu ar to saistītos riskus, un medicīniskā procedūra, kuras laikā makstī tiek ievietota adata, lai izņemtu olas no olnīcas. Nelielai daļai donoru attīstās olnīcu hiperstimulācijas sindroms, kas retos gadījumos var izraisīt nieru mazspēju.

Pat dedzīgi atbalstītāji nepiekrīt ētiskākajiem veidiem, kā rīkoties ar olšūnu ziedošanu. Daži zinātnieki vispār nevēlas izmantot cilvēku olas. Mēs uzskatām, ka ir nepiemēroti pakļaut sievietes riskantai un potenciāli bīstamai procedūrai, ja nezinām, kāda ir efektivitāte, saka Stīvens Mingers, Londonas King's College zinātnieks, kurš plāno lūgt Lielbritānijas valdības atļauju klonēt cilvēka stublāju. šūnas, izmantojot dzīvnieku olas. Tie, kas vēlas izmantot cilvēku olas, nepiekrīt, vai sievietēm būtu jāmaksā par viņu ziedojumiem. Pretinieki uztraucas, ka samaksa varētu mudināt dažas sievietes veikt procedūru, neizprotot riskus. Bet citi domā, ka kompensācija ir ētiskākā pieeja. Kad ACT to izdarīja, mēs maksājām olšūnu donoriem, saka Grīns. Es joprojām uzskatu, ka tas ir labākais veids, kā to izdarīt. Tas ir godīgi un atklāti un vismazāk var izraisīt izvairīšanos.

Pēc Lanzas teiktā, visas sievietes, kas nesen sazinājās ar ACT par olšūnu ziedošanu, izstājās no šī procesa, kad uzzināja, cik daudz laika bija iesaistīts. Lanza saka, ka viņš joprojām plāno turpināt, tiklīdz viņš varēs iegūt jaunu olu avotu. Ja es tikko sāktu, es, iespējams, to nedarītu, viņš saka. Reizēm es pavadu vairāk laika sazinoties ar juristiem, nekā nodarbojos ar zinātni… Taču mēs esam ieguldījuši tik daudz laika un enerģijas, kā arī tik daudz no sevis, ka vēlamies to paveikt līdz galam. Es joprojām uzskatu, ka [kodolieroču pārnesei] ir ļoti svarīga loma dažādās slimībās.

Lanzai ir aizdomas, ka olšūnu trūkuma un nezināmās klonēšanas procesa efektivitātes dēļ klonētu cilmes šūnu terapeitiskā izmantošana drīzāk izskatīsies pēc nieres transplantācijas, nevis pēc plaši izrakstītu zāļu uzņemšanas. Mēs atzīstam, ka tā nav plaša ārstēšana, kādu bijām cerējuši, taču esmu pārliecināts, ka tas izglābs dažus cilvēkus, viņš saka. Varbūt māte ziedotu olu kārtu, lai izveidotu cilmes šūnas savam slimajam bērnam.

Federālā bloķēšana
Kad amerikāņu zinātnieki gatavojas jaunajai sacensībai par kodolenerģijas nodošanu, viņi saskaras ar daudziem tiem pašiem šķēršļiem, kas pirms diviem gadiem lielāko daļu no viņiem iestrēga starta blokā. Hvangam bija milzīgas naudas summas no Korejas valdības, pielūdzoša publika un milzīgs, kaut arī ētiski nepamatots, cilvēku olšūnu krājums. ASV zinātnieki saskaras ar intensīvu sabiedrības pārbaudi, administrāciju, kas iebilst pret embrionālo cilmes šūnu pētniecību, un nepārtrauktu cīņu, lai iegūtu finansējumu no privātajiem investoriem.

2001. gadā prezidents Bušs ierobežoja federālo finansējumu embrionālo cilmes šūnu pētniecībai, iesaistot nelielu skaitu jau esošo šūnu līniju. Šī politika ir atstājusi katastrofāli atvēsinošu ietekmi uz laukumu. Zinātniekiem, kuri vēlas veikt pētījumus par nesen atvasinātām embrionālo cilmes šūnu līnijām vai pašiem iegūt jaunas līnijas – kā tas ir nepieciešams kodolmateriālu pārnešanai – ir jāatrod privāti finansējuma avoti.

Zinātnieki un universitāšu administratori arī saskaras ar grūto uzdevumu nodalīt visus publiski un privāti finansētos pētījumus. Tas nozīmē, ka ikviens velk uz kājām 10 mārciņas smagus svarus, saka Gregs Saimons, FasterCures prezidents, Vašingtonā bāzētās interešu aizstāvības grupa, kuras mērķis ir paātrināt jaunu terapiju izstrādi. Mēs pavadām daudz izšķērdēta laika, atdalot valsts naudu no privātās naudas, kad mums vajadzētu pavadīt laiku, veicot pētījumus.

Federālā blokāde nozīmē arī to, ka Nacionālie veselības institūti, valsts lielākais biomedicīnas pētniecības institūts, ir atteikušies no standarta regulējošās lomas, atstājot daudzus zinātniekus vakuumā. Nacionālā Zinātņu akadēmija ir mēģinājusi novērst dažus trūkumus, 2005. gadā publicējot nesaistošu pamatnostādņu kopumu cilmes šūnu izpētei un šogad izveidojot cilmes šūnu pētniecības uzraudzības komiteju.

Daudzu štatu valdības ir jutušās spiestas iejaukties, gan regulējot, gan nodrošinot finansējumu cilmes šūnu pētījumiem. Līdz šim Kalifornija, Konektikuta, Masačūsetsa un Ņūdžersija ir pieņēmušas likumus, kas atļauj embrionālo cilmes šūnu izpēti, tostarp darbu ar klonētiem embrijiem. Arkanzasa, Indiāna, Aiova, Mičigana, Ziemeļdakota un Dienviddakota aizliedz klonētu embriju izpēti.

Turklāt Kalifornijai, Konektikutai un Ņūdžersijai ir paredzēti valsts līdzekļi, lai atbalstītu cilmes šūnu izpēti, ko nefinansē federālā valdība. Kalifornijas iniciatīva, kas ir līdz šim lielākā ar 3 miljardiem dolāru, ir saskārusies ar kļūmēm ik uz soļa, parādot grūtības, kas rodas, štatiem iesaistoties pētniecības finansēšanas biznesā. Kalifornijas Reģeneratīvās medicīnas institūts, pārraudzības struktūra, kas izveidota ar štata 71. priekšlikumu, ir cīnījusies ar apsūdzībām par interešu konfliktiem starp tiem, kas nosaka līdzekļu sadali, un ar strīdiem par to, kā valsts gūs finansiālos ieguvumus no cilmes šūnu izpētes. solījums, kas bija daļa no piedāvājuma.

Gandrīz visi embrionālo cilmes šūnu pētījumi Amerikas Savienotajās Valstīs saskaras ar finansēšanas šķēršļiem un ētiskiem iebildumiem, taču, tā kā kodolmateriālu pārnešana ir strīdīgākā tēma šajā jomā, tā ietver ne tikai iznīcināšanu, bet arī radīšanu pētniecībai paredzēto embriju skaits – zinātnieki un universitātes, kas plāno kodolieroču pārvietošanas programmas, ir piesardzīgi. Uzmanības centrā ir ikviens, kas veic šāda veida pētījumus, saka Lanza. Piemēram, Masačūsetsas likums nosaka kriminālsodus cilvēkiem, kuri pārkāpj likumus, kas regulē olu un embriju ieguvi. Ja mēs kaut kur paslīdīsim, mūs sitīs krustā, saka Lanza.

Citās valstīs ir daudz labvēlīgāka vide embriju un cilmes šūnu pētījumiem, kas var dot tām vadību jaunajā sacīkstē, lai pilnveidotu kodola pārnešanu. Piemēram, Apvienotajā Karalistē cilmes šūnu pētniecība ir intensīvāk regulēta, taču arī daudz atvērtāka. Zinātnieki vēršas pie centrālās valdības iestādes, lai saņemtu atļauju veikt pētījumus ar cilvēka embrijiem. Pārskatāmo pētījumu priekšlikumu kopsavilkumi, tostarp tie, kas saistīti ar kodolieroču nodošanu, tiek publicēti tiešsaistē publiskai izvērtēšanai, kā arī apstiprināšanas kritēriju skaidrojums. Apvienotajā Karalistē mums ir milzīgs valdības atbalsts, sākot no premjerministra līdz pat beigām, saka Mingers, amerikāņu zinātnieks, kurš migrējis uz Apvienoto Karalisti. ASV ir stigma, kas saistīta ar cilmes šūnām, kas šeit nav taisnība.

Šī atklātība ir pretrunā ar situāciju Hārvardā, kur vairāki zinātnieki pirms vairāk nekā diviem gadiem lūdza atļauju veikt kodolieroču pārneses pētījumus. Saskaņā ar Masačūsetsas štata likumiem pētniekiem ir jāsaņem viņu eksperimentu apstiprinājums institucionālajām pārbaudes padomēm. Bet, tā kā Lielbritānijas apstiprināšanas procedūra lielākoties ir pārredzama, ne Hārvardas amatpersonas, ne zinātnieki, kas ierosina eksperimentus, neapspriedīs ar Tehnoloģiju apskats savus pētniecības plānus vai detalizētu informāciju par pārskatīšanas procesu līdz tā pabeigšanai.

Visā Atlantijas okeānā valdības atbalsts ir palīdzējis divām Apvienotās Karalistes grupām izvirzīties terapeitiskās klonēšanas pētniecības priekšgalā. Elisona Mērdoka, Miodrags Stojkovičs un Ņūkāslas pie Tainas universitātes līdzstrādnieki, iespējams, ir panākuši lielāku progresu kodolenerģijas pārnešanā nekā citi pētnieki. Mērdoka komanda 2004. gada augustā saņēma atļauju no Apvienotās Karalistes iestādes sākt eksperimentus un paziņoja, ka ir klonējusi agrīnās stadijas embriju (tā vēl nav izolējusi cilmes šūnas) drīz pēc tam, kad Hvangs publicēja savu tagad atsaukto rakstu, kurā paziņoja par efektīvu klonēšanas tehnoloģiju. Edinburgas Universitātē Vilmuts arī plāno veikt kodolpārnesi. Viņš apturēja savus plānus pēc Hvangas skandāla, taču tagad viņš meklē atļauju sākt jaunu eksperimentu kopumu, izmantojot dzīvnieku olas, nevis cilvēku olas.

Kalifornijas Havena
Laboratorijā, kas atrodas augstu kalnā ar skatu uz Sanfrancisko līci, Renē Reijo Pēra sēž pie sava rakstāmgalda un klausās būvniecības skaņas. Telpa blakus viņas laboratorijai ir pilnībā izķidāta; kāpnes un izkaisīti pagarinātāji ir nomainījuši sakārtotās mikroskopu un saldētavu rindas. Pēc pabeigšanas augustā šī telpa kļūs par UCSF jaunās terapeitiskās klonēšanas pētniecības programmas mājvietu. Tā faktiski būs Reijo Pera pašreizējās laboratorijas kopija, kas ir aprīkota ar tāda paša veida aprīkojumu, bet iegādāta par privātiem līdzekļiem.

UCSF cer, ka jaunā iekārta palīdzēs tai kļūt par terapeitiskās klonēšanas līderi. Šī universitāte bija pirmā Amerikas Savienotajās Valstīs, kas 90. gados mēģināja pārcelt kodolieročus, kaut arī nesekmīgi. Tagad mēs ceram atsākt no vietas, kur šie pētījumi tika pārtraukti, saka Arnolds Krīgšteins, universitātes Cilmes šūnu un audu bioloģijas institūta direktors.

Reijo Pera un kolēģi aprīlī sāka klonēšanas eksperimentus citā objektā, kas atrodas ārpus objekta, iespējams, pirmā ASV grupa, kas izmēģināja cilvēka kodola pārnešanu, kopš Lanzas komanda apturēja savu darbu 2004. gadā. UCSF laboratorijā viņi izmantos olšūnu apaugļošanas neveiksmi no iekšzemes. vitro apaugļošanas klīnikā, kuras ir daudz vieglāk iegūt nekā donora cilvēka olšūnas. Kad viņi būs optimizējuši eksperimentālos apstākļus, viņi sāks izmantot cilvēku olas, kas ziedotas īpaši pētniecībai.

UCSF jaunā programma ir tikai viena no pazīmēm Kalifornijas centieniem kļūt par terapeitiskās klonēšanas patvērumu. 2004. gadā vēlētāju apstiprinātais valsts finansējums cilmes šūnu pētniecībai 3 miljardu ASV dolāru apmērā ir aizturēts juridiskos strīdos; bet pagaidām uzraudzības aģentūra izdod obligācijas, lai piesaistītu naudu cilmes šūnu programmām. Daudzas universitātes, kas cer saņemt daļu no šīs naudas, apgalvo, ka kodolenerģijas nodošana būs liela daļa no to pētniecības programmām.

Divas Hārvardas zinātnieku komandas ar iespaidīgu dokumentāciju arī plāno sākt kodolpārneses eksperimentus. Džordžs Deilijs no Bostonas Bērnu slimnīcas vēlas izveidot pacientam atbilstošas ​​cilmes šūnas kaulu smadzeņu transplantācijai bērniem ar asins slimībām, piemēram, leikēmiju. Pašlaik daudzi no šiem bērniem nevar atrast donorus, kuru kaulu smadzenes ir pietiekami līdzīgas, lai tās būtu piemērotas transplantācijai. Un dažreiz pat saskaņota kaulu smadzeņu transplantācija var izraisīt smagu imūnreakciju. Peļu klonēšanas eksperts Eggans un Hārvardas molekulārais un šūnu biologs Dags Meltons vēlas izmantot klonēšanu, lai radītu jaunus neirodeģeneratīvo slimību un diabēta modeļus. Hārvardas zinātnieki cer saņemt galīgo apstiprinājumu saviem attiecīgajiem projektiem šogad.

Debašu pārprogrammēšana
Tobiass Brembrinks sēž pie mikroskopa un skatās uz plāksni, kas pārklāta ar miljoniem specializētu ādas šūnu, kas pazīstamas kā fibroblasti. Viņš cer atrast šūnu kopu, kas mirdz zaļā krāsā, vai, vēl labāk, dažas šūnas, kurām ir cilmes šūnu noapaļota forma, nevis fibroblastu iegarena forma. Brambrinks, pēcdoktorantūras pētnieks Rūdolfa Džeeniša laboratorijā Vaithedas Biomedicīnas pētījumu institūtā Kembridžā, MA, meklē ģenētiskos slēdžus, kas kontrolē pārprogrammēšanu — slikti saprotamu transformāciju, kas notiek klonēšanas laikā, atgriežot pieaugušas šūnas embrija stāvokli.

Visām organisma šūnām ir vienādi gēni, taču šūnas gēnu aktivitātes modelis nosaka, vai tā kļūs par cilmes šūnu vai diferencētu šūnu. Pārprogrammēšanas laikā daži vēl nezināmi faktori olšūnā izslēdz gēnus, kas veido šūnu, piemēram, neironu, un ieslēdz gēnus, kas tiek ekspresēti embrijos. Lai atklātu gēnus, kas kontrolē šo konversiju, Brambrink ir izstrādājis pieaugušo šūnas, lai izteiktu gēnus, kas selektīvi tiek aktivizēti olās. Ja kāds konkrēts gēns, ko ekspresē kāda no šīm šūnām, ir izšķirošs pārprogrammēšanas procesā, tas aktivizēs gēnus, par kuriem zināms, ka tie ir iesaistīti procesa vēlākajos posmos; šie gēni ir marķēti ar marķieriem, kas liek šūnai mirdzēt zaļā krāsā. Labākajā gadījumā aktivatora gēns var izraisīt pārprogrammēšanu, radot cilmes šūnu kopu, kurā kādreiz atradās diferencēti fibroblasti.

Šūnu pārprogrammēšana traukā būtu milzīgs sasniegums terapeitiskās klonēšanas jomā. Kad zinātnieki izprot procesu, viņi var radīt jaunas tehnoloģijas, lai pieaugušo šūnas pārvērstu tieši cilmes šūnās. Šādas tehnoloģijas likvidētu ētiskos strīdus ap embriju cilmes šūnām, jo ​​tām nebūtu jārada un jāiznīcina cilvēka embriji. Tie arī novērstu vajadzību pēc cilvēku olšūnām, kas varētu padarīt terapeitisko klonēšanu daudz efektīvāku un līdz ar to noderīgāku. Šāds progress varētu patiesi uzsākt jaunu reģeneratīvās medicīnas ēru, kur pielāgota cilmes šūnu transplantācija ir pieejama ikvienam, kam tāda ir nepieciešama.

Zinātnieki jau ir nedaudz izskaidrojuši pārprogrammēšanas procesu. Septembrī publicētajā rakstā Whitehead biologs Riks Jangs un kolēģi identificēja gēnu kopumu, kas tiek turēti neaktīvi nediferencētās cilmes šūnās. Pētnieki uzskata, ka tad, kad šie gēni ir ieslēgti, tie rada transkripcijas faktorus, kas stimulē šūnas dažādos attīstības ceļos.

Zinātnieki brīdina, ka skaidrs priekšstats par pārprogrammēšanu, kas ļautu ražot cilmes šūnas bez olām, visticamāk, būs pēc desmitiem gadu. Tomēr līdz šim maz zināmais jau palīdz zinātniekiem izstrādāt jaunas, mazāk strīdīgas metodes cilmes šūnu radīšanai. Piemēram, zinātnieki meklē veidus, kā radīt ģenētiski izmainītus embrijus, kuriem vairs nav potenciāla attīstīties par cilvēkiem, tādējādi novēršot dažus ētiskus strīdus saistībā ar kodolieroču pārneses pētījumiem. Markus Grompe, Oregonas Veselības un zinātnes universitātes Oregonas cilmes šūnu centra direktors Portlendā, cer izveidot šādu tehnoloģiju, liekot donoru šūnām ekspresēt gēnus, kas parasti atrodami tikai embrionālās cilmes šūnās (sk. 10 jaunās tehnoloģijas: kodola pārprogrammēšana, marts/ 2006. gada aprīlis).

Faktiski kodolenerģijas pārnešana var izrādīties pārejas tehnoloģija. Bet, pat ja tā ir, un neskatoties uz visiem strīdiem, tas joprojām varētu būt ļoti svarīgs kā atslēga jaunāku tehnoloģiju izstrādei, kas spēj beidzot atbrīvot embrionālās cilmes šūnas no ētiskām grūtībām. Kodolenerģijas nodošana ir vienīgais veids, kā mēs pašlaik varam veikt pārprogrammēšanu. Šis ir mūsu modelis un mūsu mēraukla, lai uzzinātu, kas ir svarīgi, saka Vaitheda Jaenisch. Snaiders piebilst: Ja mēs nezinām, kā veikt kodolmateriālu pārnešanu, vai arī mums tas nav atļauts, šī potenciāli debašu risināšanas tehnika kļūst neiespējama.

Lanza arī strādā pie jaunām pārprogrammēšanas tehnoloģijām, lai apietu olu trūkumu. Taču, tāpat kā Snaiders, viņš uztraucas, ka pārāk liela koncentrēšanās uz neskaidrām alternatīvām var izjaukt progresu terapeitiskajā klonāšanā, kas, kā zināms, darbojas zinātniekiem. Izstrādāsim visas šīs tehnoloģijas un redzēsim, kas darbojas vislabāk, viņš iesaka. Viņš piebilst, ka mēnešus un gadus ilga cīņa ar ētiskajiem un juridiskajiem jautājumiem, kas saistīti ar cilmes šūnu izpēti, nevis zinātni, ir viņu nogurdinājuši. Taču doma par uz cilmes šūnām balstītām terapijām mudina viņu turpināt. Es bieži esmu devies mājās un pacēlis rokas. Bet tad es saku: mēs nevaram tik viegli padoties.

Emīlija Singere ir Technology Review biotehnoloģiju redaktore.

Sānjosla: Imunitātes pārvarēšana
Viens no lielākajiem šķēršļiem uz cilmes šūnām balstītai terapijai ir imūnās atgrūšanas iespēja, kā tas var notikt ar donoru nierēm. Pacientam atbilstošās cilmes šūnas, kas iegūtas no pacienta ziedotām ādas šūnām, varētu būt veids, kā apiet šo problēmu. Taču, tā kā pētnieki ir nonākuši pie pārliecības, ka cilmes šūnu klonēšana var būt pārāk neefektīva plašai lietošanai, viņi ir sākuši izstrādāt citus veidus, kā pārvarēt imūnās atgrūšanas reakciju.

Tā vietā, lai radītu cilmes šūnu līnijas katram pacientam, kuram tās ir vajadzīgas, saka Stīvens Mingers, Londonas King’s College cilmes šūnu zinātnieks, mēs varētu darīt labāk, ja izveidosim 1000 cilmes šūnu līnijas, kas atspoguļo populācijā visizplatītākos imūno profilus. Jūs neiegūsit ideālu saderību visiem, taču jūs būtu tuvu un jums varētu būt nepieciešama tikai viegla imūnsupresija, viņš saka.

Zinātnieki arī izstrādā veidus, kā izmantot cilmes šūnas, lai maldinātu imūnsistēmu. Ja jūs varat izsist [imūnās atbildes reakciju], iespējams, ka šūnas var iekļūt zem radara, saka Tims Kamps, Viskonsinas-Medisonas universitātes cilmes šūnu zinātnieks. Sākotnējie pētījumi liecina, ka cilmes šūnu pārvēršana imūnās šūnās, kas pazīstamas kā dendrītiskās šūnas, var maldināt saimnieka imūnsistēmu, lai tā pieņemtu citas saistītas šūnas. Ja zinātnieki no tām pašām cilmes šūnu līnijām izgatavotu gan imūnās šūnas, gan jebkura veida šūnas, kas bija nepieciešamas terapijai, viņi varētu injicēt pacientam abus šūnu tipus bez imūnās atbildes reakcijas.

Dažos gadījumos ārstiem var nebūt jāuztraucas par imūnsistēmas noraidīšanu. Mēs sākam apzināties, ka imūnsistēma dažās ķermeņa daļās cilmes šūnas var panest labāk, nekā mēs gaidījām, saka Evans Snaiders, Bērnhemas institūta neirologs Lajolla, Kalifornijā. Šķiet, ka smadzenes panes embrionālās cilmes šūnas pat bez imūnsupresijas.

Gerons, Kalifornijas biotehnoloģiju uzņēmums, kas izstrādā embriju-cilmes šūnu terapijas, izmanto šo faktu, lai izstrādātu jaunas ārstēšanas metodes muguras smadzeņu bojājumu ārstēšanai. Zinātnieki ir mudinājuši ievainotās žurkas atkal staigāt pēc neironu prekursoru šūnu injekcijām, kas iegūtas no embriju cilmes šūnām; Džerons vēlas saņemt atļauju nākamgad sākt ar cilvēkiem saistītās procedūras klīniskos izmēģinājumus.

paslēpties