Как фибробластите станаха неврони

Превръщането на един вид възрастни клетки в друг се оказва възможно

Shutterstock
Shutterstock    ©  Shutterstock
Shutterstock
Shutterstock    ©  Shutterstock

Според досегашните научни хипотези възрастните специализирани клетки в човешкия организъм могат да бъдат получени само от стволови клетки. Революционно изследване обаче показва, че това не е точно така. Екипът на д-р Мариус Верниг от университета Станфорд, САЩ, е пионер в областта на изследванията със стволови клетки. Именно д-р Верниг показа за пръв път през 2007 г., че възрастни клетки могат да бъдат превръщани в стволови клетки (Nature 2007;448:318). Сега ученият демонстрира, че един вид кожни клетки (фибробласти) могат лесно да бъдат променени в нервни, без да е необходимо да се минава през стволови клетки (Nature 2010, doi: 10.1038/nature08797).

Откритието променя

научната парадигма

Според нашите досегашни схващания всички специализирани клетки в тялото ни, наричани възрастни или соматични, се получават от т.нар. стволови клетки (от англ. stem – означава произлизам от, но също така и ствол на дърво). Така например кръвните клетки се получават от стволовите клетки (СК), изграждащи костния мозък. Считаше се, че соматичните клетки нямат потенциал да се превръщат обратно в СК или пък да се променят до друг специализиран вид.

След описването на стволовите клетки през втората половина на миналия век и разработването на съвременните изследователски техники и методи за анализ на клетъчната и молекулярната биология тези клетки станаха научен хит. Причината е проста – от СК на теория могат да бъдат получавани всички специализирани клетки в организма и дори да бъдат създавани нови тъкани и органи. По този начин би могъл да бъде лекуван например диабетът от първи вид, при който липсват клетките, произвеждащи инсулин.

Бързо се зароди научна дисциплина, наречена тъканно инженерство. Изследователски екипи в по-богатите държави започнаха да експериментират с ембрионални и възрастни стволови клетки. Ембрионалните СК, които могат да дадат началото на всяка клетъчна линия в тялото, станаха повод за разгорещени дебати. Тяхното получаване изисква използването на човешки ембриони от клиниките за in vitro зачеване, което според някои е неморално и неправилно. Общественият и политически натиск попречи на учените да напреднат много в тази посока, особено в САЩ, където изследванията с ембрионални СК са донякъде разрешени едва след встъпването в длъжност на президента Барак Обама.

Употребата на стволовите клетки бе допълнително затруднена от сложността на тяхното "програмиране". В конкретния случай това означава насочване на развитието на СК към точно определен вид соматични клетки, например мускулни. Учените твърде често получаваха тумор вместо специализирани клетки. Склонността на СК да формират тумори in vitro, т.е. в наподобяващи живия организъм условия, охлади ентусиазма както на учените, така и на обществото.

Възрастните също го могат

Ето защо откритието на д-р Верниг е толкова добра новина. Фактът, че е възможно препрограмиране на кожни клетки в нервни такива, означава, че може би няма да има нужда от стволови клетки, за да създаваме соматични. Така се избягва опасността от образуване на тумори и се отваря врата към възможност за лечение на множество заболявания.

Методът, разработен от станфордските учени, е относително прост. В статията на изследователите, образно казано, се усеща въздишка на облекчение, че нещата са се оказали толкова неочаквано лесни. "Почти плашещо е да се види колко податлива [на промяна] се оказва клетъчната съдба", споделя д-р Верниг пред MIT Technology Review.

Но какво в случая означава "относително прост"? Учените избират 19 гена, за които се знае, че се срещат само в мозъка и имат специфична функция при формирането на невроните. Всички тези гени сa от вида, който регулира активността на гените, произвеждащи протеини (т.нар. transcription factors).

Внасянето на тези 19 гена в кожни клетки на име фибробласти (отговарят най-вече за производството на протеина колаген, който е основният компонент на кожата ни) води до получаването на клетки, които имат характеристики на неврони. По същество експериментът представлява генно модифициране, защото новите гени са интегрирани в генома на фибробластите с помощта на вируси носители.

Последващи експерименти установяват, че едва пет от тези 19 гена са нужни за промяната, която се случва неочаквано бързо - буквално за броени дни. Ако се ползват и петте гена, около 20% от фибробластите стават подобни на нервни клетки.

Подобността на получените неврони е установена по няколко начина, като най-впечатляваща е тяхната способност да формират синапси и да се свързват с други нервни клетки, когато са поставени сред тях. По-късно учените установяват, че новополучените нервни клетки са способни да изграждат невронна мрежа и сами. Те проявяват и характерната за нервни клетки електрохимична активност, тоест изглеждат способни да пренасят нервни импулси.

Значението

на експеримента може би ще е огромно. Ако се окаже, че с подобна лекота от разнообразни възрастни клетки могат да се получават други такива, ще са заобиколени два от основните проблеми на т.нар. регенеративна медицина. Първо няма да има заплаха от развиването на тумор и второ няма да е необходима изключителна скъпата подмяна на ядрения клетъчен материал. Последното се налага в случаите, когато от чужди СК се получават соматични клетки. По принцип организмът отхвърля чуждия генетичен материал.

Разбира се, рано е да си представяме ситуацията, при която някой влиза в болница с цироза на черния дроб, взимат му малко кожа и на следващия ден му присаждат чисто нов орган, израснал от кожните клетки в съседната стая. Нещата обикновено не са толкова прости, колкото би ни се искало.

Друг проблем пред регенеративната медицина е цената. Подобно лечение ще струва буквално милиони долари. Нека допуснем за миг, че с получените от д-р Верниг неврони през 2050 г. ще може да се лекува болестта на Алцхаймер. Според Световната здравна организация през 2050 г. един на всеки 85 човека по Земята ще е болен от Алцхаймер. При население от 8 милиарда това прави около 94 милиона болни. Нека цената за лечение бъде 1 милиона долара. Тогава нужни са 94 трилиона долара. За сравнение - според Световната банка брутният вътрешен продукт на цялата планета за 2008 г. е около 61 трилиона долара...

Да, наистина откритието на д-р Верниг е революционно и променя разбиранията на клетъчната биология. Да, то е много перспективно в дългосрочен план. Но като всяко друго научно откритие то не е чудо. Науката прави експерименти, не чудеса.

              

Close
Бюлетин
Бюлетин

Вечерни новини

Най-важното от деня. Всяка делнична вечер в 18 ч.


6 коментара
  • 1
    Avatar :-|
    Сульо

    Кой те е измамил, че си учен бе Пекунов? Учен, ама недоучен !Те и антибиотиците бяха само в стъклениците (ин житро) през 48 г. а сега са по 5 лв (генеричните).

  • 2
    Avatar :-|
    sun

    Коментар #1 просто изисква отговор. Не знам какво образованив има Ясен Пекунов, но от доста време пише статии, от които редовните читатели на Капитал могат да имат много голяма полза. В медиите в България иначе изобщо не може да се намери достъпно описание на научен проблем. Като резултат, обществото е тотално неинформирано какво се случва в науката, нпр по какъв начин се разработват медицински тестове, ваксини, ГМО, на какви експерименти се базират идеите за промяна в климата и.т.н. Добре е широката публика да е поне отчасти наясно с експериментални принципи и постановки - иначе няма начин човек да направи избор, ако се доверява само на вестници, политици и PR за информация. И съвсем конкретно по коментар #1 - това дали за дадена болест ще се търси лекарство се определя в огромна степен от икономическата полза, не след 50 години, а тук и сега. Затова например за болестите, разпространени главно в Африка, никой не се мъчи да направи евтино и ефективно лекарство, защото няма да има кой да си плаща за него. Ако няма възможност за печалба, фармацевтичните компании не финансират изследвания и разработки, и така индиректно определят какво и как ще се лекува за десетилетия напред..

  • 3
    Avatar :-|
    Генетик

    Скоро сред ГМО освен царевицата ще се появи и МОН-ХОМО-815

  • 4
    Avatar :-|
    BohrMottelson

    До коментар [#2] от "sun":

    И аз като цяло смятам, че Ясен Пекунов си върши работата много добре.
    Понякога имам забележки, но това е популярен формат и целта не е техническа прецизност.
    Целта е популяризирането на изследвания, които са авангардни, и Ясен се справя безпроблемно.

  • 5
    Avatar :-|
    Косьо

    Браво за статията

  • 6
    Avatar :-|
    troika

    И все пак малко съм скептик за генетичните манипулации. Пак имаме вируси, които подменят гените в ДНК. Значи хората ще станат ГМО. Накрая ще имаме нови органи, ще има хора които са живи с тези органи, само дето ще са малко извън нормата. Примерно могат да станат луди, странни или склонни към самоубийство. Сякаш ще оправим света, почти сме го оправили, но той май е нямал нужда някой да го оправя, защото и така си е добре.


Нов коментар

За да публикувате коментари,
трябва да сте регистриран потребител.


Вход