Нобелевка 2012: как зрелые клетки превратить в стволовые?

Нобелевская Ассамблея Каролинского института решила присудить Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года Джону Б.Гердону и Синья Яманака за открытие того, что обычные клетки можно перепрограммировать, превратив в плюрипотентные стволовые.

В первые дни после зачатия эмбрион состоит из незрелых клеток, каждая из которых способна развиваться во все типы клеток, которые формируют взрослый организм. Такие клетки называются плюрипотентными стволовыми клетками. При дальнейшем развитии эмбриона эти клетки дают начало нервным клеткам, мышечным клеткам, клеткам печени и всем другим типам клеток - каждая из которых специализирована для выполнения конкретной задачи во взрослом организме. Ранее считалось, что пути назад нет.

Джон Б. Гердон бросил вызов догме о том, что у специализированных клеток необратимая судьба. Он выдвинул гипотезу, что геном клеток может дополнительно содержать информацию, необходимую для преобразования их во все различные типы клеток организма. В 1962 году Гердон проверил эту гипотезу. Для этого он извлек ядро из клетки кишечника лягушки и поместил его в яйцеклетку лягушки, из которой собственное ядро было предварительно удалено. Впоследствии из данной яйцеклетки (с ядром из клетки кишечника) выросли полноценные лягушки. Таким образом ученый доказал, что любая клетка тела обладает всем генетическим материалом, необходимым для развития полноценного организма. Это было стало очевидным, ведь ядро клетки кишечника смогло дать жизнь полноценному эмбриону, точно так же, как и обычное ядро яйцеклетки.

Команда Яманаки 40 лет спустя поддержала научный прорыв Гердона и смогла ответить на поставленные им вопросы об эмбриональных, то есть плюрипотентных стволовых клетках. Такие стволовые клетки были первоначально выделены из мышей. Яманака пытался найти гены, которые держали клетки незрелыми.

Яманака и его коллеги ввели эти гены, в различных комбинациях, в зрелые клетки соединительной ткани - фибробласты, и рассмотрели результаты под микроскопом. Они, наконец, нашли комбинацию, которая работала, и рецепт был на удивление прост. Вводя четыре гена вместе, они смогли перепрограммировать фибробласты в незрелые стволовые клетки.

Выводы ученых произвели революцию в нашем понимании того, как развиваются клетки и организмы. Оказалось, что зрелые, специализированные клетки можно перепрограммировать, получая незрелые стволовые клетки, способные превратиться в любую ткань организма. Теперь мы знаем, что уже сформировавшаяся клетка, выполняющая свою определенную функцию, на самом деле этой функцией не ограничена. Открытия Гурдон и Яманака показали, что развитие специализированных клеток можно повернуть вспять при определенных обстоятельствах. Хотя их геном претерпевает изменения в процессе развития, эти изменения не являются необратимыми.