Одна из сотрудниц Селины Рей показала мне перепрограммированные клетки под микроскопом. Они выглядят как нейроны. И ведут себя как нейроны. И даже создают друг с другом синаптические связи – как нейроны. Фантастика. Здесь, у меня перед глазами, был рукотворный участок человеческого мозга, сокровищница мыслей и чувств, перенесенная в чашку Петри. Те же чувства вызывает это зрелище и у самой Селины, хотя она выращивает клетки уже семь лет.
– Когда стало известно об открытии Яманаки, я решила, что это какой-то бред, – призналась Селина. – В голове не укладывается – вот у тебя в клинике лежит больной, ты берешь у него всего-то кусочек кожи, а потом творишь все эти чудеса. Я до сих пор иногда смотрю на них и думаю – ух ты, оказывается, и так бывает!
Каждое утро Селина Рэй моет и кормит огромные запасы стволовых клеток больных. Если повезет, большинство из них превратится в нейроны. Но клетки очень чувствительны. Поэтому лаборатория продумана до мелочей – это настоящий храм для клеток. В инкубаторе поддерживается температура тела, в холодильнике запасены десятки литров питательного бульона, все поверхности протерты спиртом для стерильности. На полу стоит большое желтое мусорное ведро с надписью «Биологически опасные отходы» – место последнего упокоения для кожи, которой не удалось преобразиться.
Какие из ее подопечных клеток принадлежат Виктории, Рей не знает, каждая линия строго анонимна. Но какие-то наверняка ее, – ведь Селина знает, что Виктория несколько лет назад на собрании группы поддержки больных со свойственным ей жаром в полный голос заявила, что сдала клетки.
Исследователи еще не пришли к единому мнению, как использовать нейроны, но Селина сделала из них модель, позволяющую лучше понять болезнь. Поскольку у нее налажены глубоко личные контакты с клетками, она при помощи арсенала молекулярных «скальпелей» изучает распорядок их повседневной жизни. А разобравшись во внутренних механизмах клетки, Селина может сказать, как и почему они закусывают удила и в конце концов убивают больного. По словам Селины Рей, огромный потенциал индуцированных стволовых клеток особенно наглядно виден на фоне других экспериментальных моделей с их недостатками.
– Исследования на животных плохи хотя бы тем, что у животных не бывает болезни Альцгеймера, – объясняет Селина. – Мышь не может заболеть болезнью Альцгеймера, и точка. Мышиный мозг не настолько похож на человеческий, чтобы называть это так. Но культура индуцированных стволовых клеток – это тот же вид (человек), тот же тип клеток (нейроны) и заранее известный набор генов, влияющий на болезнь. Мы симулируем болезнь в реальном времени.
Однако у Селины Рей есть конкуренты.
В августе 2014 года Ду Ён Ким, ведущий специалист по болезни Альцгеймера в Гарвардском университете, создал культуру стволовых эмбриональных клеток, которая моделирует болезнь с такой точностью, что ее назвали «болезнь Альцгеймера в чашке Петри»9. Ким вырастил клетки в желе, и у него получилась трехмерная культура, похожая, по словам одного его коллеги, на «мини-сферические мозги». Нейроны из этой культуры – не клетки больных, но в чашке Петри с ними образовались самые настоящие бляшки и клубки, чего в культурах индуцированных стволовых клеток пока не удалось получить. На самом деле это не удалось больше никаким моделям культур клеток: там бета-амилоид просто рассеивается в чашке, будто пыль, а тау-белок никогда не формирует клубков. Все равно что пытаться воспроизвести ковбойскую перестрелку без оружия. Часто говорят, что это ахиллесова пята всего этого направления исследований. Однако модель Кима даст ученым долгожданную возможность определить, что же связывает бляшки с клубками на молекулярном уровне. А кроме того, теперь станет возможным в считаные месяцы испытывать сотни лекарств.
Но Селину Рей это не обескуражило.
– Думаю, наши модели дополняют друг друга, – говорит она. – Просто нужно выбирать подходящую в зависимости от научной задачи.
Что же говорит ученым вроде Селины Рей мутация пресенилина-1, обнаруженная у Виктории?
– Все, что мы наблюдаем, подтверждает гипотезу амилоидного каскада, – говорит Селина. – Но я думаю, что нам нужно нацеливаться и на амилоид, и на тау, поскольку, когда болезнь уже началась, на первый план, по-моему, выходит тау-белок. И вообще, стоит заходить с обеих сторон – блокировать возникновение болезни, но при этом предполагать, что уже начали образовываться клубки.
А что Селина думает о трансплантации? Сможем ли мы когда-нибудь выращивать новые нейроны в чашке Петри и пересаживать их в пораженный деменцией мозг?
– Я думаю, стоит придерживаться принципа «никогда не говори “никогда”», ведь и само изобретение этой технологии стало для всех неожиданностью. Но мне представляется, что сильная сторона клеточных культур даже не в этом. Когда при вскрытии смотришь на мозг, пораженный болезнью Альцгеймера, видно, как обширны и повсеместны повреждения. Поэтому представить себе, что мы вырастим новые клетки и поместим их обратно в мозг, а они после этого встроятся в хитросплетения нейронных связей и все станет как было… нет, пожалуй, мы просим слишком много. По крайней мере пока.
На самом деле мы «просим» решения двух задач. Первая – структурная. Мозг зарождается во внешнем слое кожи эмбриона и проходит несколько сложных этапов созревания, и этот необычайно деликатный процесс развивается точно по расписанию. Поскольку болезнь Альцгеймера так безжалостно разрушает все это прекрасное здание, то успешная трансплантация станет возможна лишь тогда, когда технология индуцированных стволовых клеток усовершенствуется до такой степени, чтобы ученые получили возможность выращивать целиком отделы мозга, вместе с кровеносными сосудами, миелином и спинномозговой жидкостью (вот почему мини-сферические мозги Кима так воодушевляют исследователей). Вторая задача – задача интеграции. Мозг растет долго. Одни гены, отвечающие за его строительство, задействованы лишь в определенные окна развития в первые годы жизни, а другие, – напротив, дремлют до зрелых лет. Поэтому если ученые не смогут модифицировать индуцированные стволовые клетки, чтобы они лучше отражали подобную молекулярную тонкую настройку, то пересаживать их – все равно что, по выражению одного профессора, просить начинающего пианиста исполнить последнюю балладу Шопена.
Однако некоторые находки ученых показывают, что надежда на трансплантацию есть. В 2014 году Пенелопа Халлетт из Гарвардского университета проделала вскрытия больных, которым 14 лет назад ввели трансплантаты стволовых клеток для лечения болезни Паркинсона (при которой тоже наблюдается катастрофическое отмирание нейронов), и сделала поразительное наблюдение: мало того, что трансплантаты остались нетронутыми и здоровыми, они еще и созрели и интегрировались в мозг «хозяина»10. Через год Пенелопа Халлетт продолжила исследования, чтобы понять, как могла бы выглядеть такая трансплантация на практике. Эта процедура называется аутогенной трансплантацией стволовых клеток: индуцированные стволовые клетки физически внедряются в нужный участок при помощи инъекции. И это вскоре станет реальностью при самых разных болезнях. Опираясь на изучение болезни Паркинсона на модели приматов, Халлетт и ее группа показали, что аутогенная трансплантация индуцированных стволовых клеток, взятых из кожи, способна частично заместить черное вещество – зону мозга, которую разрушает болезнь Паркинсона. У животных это смягчало двигательные симптомы на срок до двух лет.
