Две главные особенности эмбриональных стволовых клеток – способность без конца делиться и умение превращаться в специализированные клетки, вроде эпителиальных, мышечных, нервных и т. д. Когда эмбриональная стволовая клетка выбирает некий конкретный «жизненный путь», она перестает делиться и одновременно в ней включаются гены, необходимые для той или иной функции. (Тут стоит уточнить, что между эмбриональной стволовой клеткой и полностью специализированной клеткой есть ряд промежуточных стадий, но про них мы сейчас говорить не будем.)

Искусственный аналог эмбриональных клеток называется индуцированными плюрипотентными клетками. Слово «плюрипотентные» означает, что они, как и их натуральные эмбриональные коллеги, могут дать начало абсолютно любому типу клеток. Слово «индуцированные» указывает на то, что их получили из специализированных клеток, которых с помощью молекулярных сигналов заставили в прямом смысле впасть в детство: например, можно взять фибробласты кожи и сделать из них стволовые клетки. Теперь искусственные стволовые клетки – опять же с помощью коктейля из молекулярных сигналов – теоретически можно превратить во все, что угодно. 

Теоретически – потому что, хотя исследования тут идут полным ходом, какие-то клетки мы уже сравнительно легко можем делать, а какие-то научились получать из искусственных стволовых буквально только что. На днях в Nature вышло сразу две статьи, в которых описывается, как направить развитие искусственных стволовых клеток по кровяному пути развития, чтобы из них получались предшественники клеток крови и сами клетки крови. 

У взрослых людей они формируются из гемопоэтических стволовых клеток, сидящих в костном мозге. Это – пример «частично специализированных» стволовых клеток, которые служат только какой-то одной ткани: гемопоэтические клетки дают только клетки крови, но не нейроны, не мышечные клетки, не клетки кожи. Во время эмбрионального развития они появляются в несколько этапов, и непосредственно перед гемопоэтическими клетками есть стадия гемогенного эндотелия. 

Клетки сосудов (зеленые), превращенные экспресс-методом в кроветворные клетки. Серым окрашены клетки-няньки, помогающие клеткам сосудов стать кроветворными.

В одной из статей исследователи из Гарвардской медицинской школы, Бостонской детской больницы и Онкоинститута Дейна–Фарбера пишут, как им удалось направить развитие искусственных «всемогущих» стволовых клеток (сделанных из специализированных человеческих клеток) в сторону гемогенного эндотелия и далее, к взрослым кроветворным клеткам. (Чтобы подтолкнуть гемогенный эндотелий двигаться дальше, понадобилась помощь нескольких транскрипционных факторов – специальных белков, которые управляют активностью генов.) Полученные кроветворные клетки пересадили в костный мозг взрослых мышей, и через несколько недель пересаженные клетки уже производили все клеточные элементы крови, от эритроцитов до тромбоцитов. 

Различные типы кроветворных клеток из костного мозга под световым микроскопом

Авторы другой статьи, исследователи из Вейл–Корнелл (медицинского кампуса Корнеллского университета), работали с клетками сосудистого эндотелия мышей. Особенность этой работы в том, что специализированные эндотелиальные клетки, которые выстилают внутренние стенки кровеносных сосудов, не обращали в детство – то есть их не превращали в искусственные стволовые клетки. Их перепрограммировали экспресс-методом: дифференцированные эндотелиальные клетки обрабатывали регуляторными белками, которые должны были настроить активность генов так, чтобы клетка «забыла» об эндотелиальных функциях и стала кроветворной. При этом им создавали особую микросреду: перепрограммируемые клетки находились в окружении других клеток, с которыми они обменивались химическими сигналами и благодаря которым перепрограммируемым клеткам оказалось проще сменить специализацию. 

Про некоторые из белков, которые использовали для перепрограммирования клеток, известно, что они связаны с лейкемией, однако никаких признаков лейкемии у мышей не наблюдали – по крайней мере, об этом говорят авторы второй статьи. Так или иначе, полученные результаты предстоит еще перепроверить силами других лабораторий, и, если все будет хорошо, то в перспективе с помощью стволовых клеток можно будет решать разнообразные медицинские проблемы, связанные с кровопотерей или нехваткой того или иного типа кровяных клеток.