Клыки и когти из стволовых клеток

Внедрение тканевой инженерии начнётся в стоматологии и пластической хирургии: очень выгодно выращивать новые зубы, пышную шевелюру на месте лысины или натуральную, а не силиконовую грудь.

В редакцию любого научно-популярного журнала иногда приходят столь наивные вопросы, что ответить на них просто и коротко практически невозможно. Эта статья - ответ на одно из таких писем: "…вы пишете, что скоро из стволовых клеток начнут делать запасные органы, а также выращивать волосы и зубы… а можно ли вырастить клыки, рога или когти? Я думаю, что будет масса желающих модифицироваться в этом направлении! С уважением, Леонид М."

Действительно, с помощью тканевой инженерии уже выращивают первые простые по строению органы вроде мочевого пузыря или участка артерии, но пока это изделия штучные и далекие от совершенства. Чудеса попроще - например, "заплатки" для самых разных органов, от сердца до роговицы глаза - уже делают в тысячах клиник, однако лишь в опытах на животных и в клинических экспериментах на группах из десяти-пятидесяти пациентов. А начнется внедрение тканевой инженерии скорее всего в стоматологии и пластической хирургии - в том числе и потому, что выращивать новые зубы, пышную шевелюру на месте лысины или натуральную, а не силиконовую грудь, еще и очень выгодно.

Натур-продукт вместо силикона

Ближе всех к внедрению методики увеличения груди с помощью стволовых клеток подошла группа Котаро Йошимуры (Kotaro Yoshimura) из медицинской школы Токийского университета. Для начала пациенткам делают липосакцию - только за это многие излишне пышные дамы готовы отдать немалые деньги. При этом в жировую ткань вводят вещества, разрушающие связи между клетками, и отсасывают полученную эмульсию. Потом часть суспензии клеток оставляют для пересадки, а из остальных выделяют стволовые клетки, способные формировать и новую жировую ткань, и, главное, - кровеносные сосуды. Обогащенная стволовыми клетками суспензия вводится в молочную железу с помощью инъекции.

От увеличения груди с помощью пересадки обычных фрагментов жировой ткани хирурги отказались уже давно - значительная часть клеток после такой трансплантации погибает, образуя уплотнения, напоминающие раковые опухоли. Силикон во многих странах запретили: он слишком часто дает очень неприятные побочные эффекты - например, растекается по окружающим тканям. К тому же грудь, увеличенная силиконовыми протезами или пластиковыми мешочками с солевым раствором, - примерно то же самое, что восковые фрукты. И треть таких протезов приходится удалять уже через десять лет. А грудь "по Йошимуре" за счет хорошего кровоснабжения ни на вид, ни (по литературным данным) на ощупь не отличается от натуральной. Автор методики уверен, что такая процедура будет доступна в кабинетах пластической хирургии уже через пять лет. Правда, с помощью искусственных протезов можно добиться куда большего увеличения размера бюста - но этого чаще всего требуют дамы с тяжелой женской профессией и/или неустойчивой психикой.

Молочные, коренные и идентичные натуральным

Фирма Odontis, созданная при лондонском Королевском колледже, три года назад получила грант в полмиллиона фунтов (примерно $885 тысяч) и пообещала за тот же срок - пять лет - отработать методику выращивания зубов. Закончить последние опыты на мышах и начать первые клинические эксперименты британские специалисты планировали еще прошлой весной. Но сообщений об этом пока не поступало - то ли из-за непредвиденных трудностей, то ли из-за нежелания разработчиков раньше времени обнародовать результаты.

На пятки им наступают еще несколько исследовательских групп в разных странах - кроме славы, успех такого исследования может принести большие деньги. Имплантат из стволовых клеток будет стоить примерно столько же, сколько и обычный английский зубной протез, - 1500–2000 фунтов. А умножением на число людей, ежегодно приходящих в зубопротезные кабинеты, займитесь сами.

Для выращивания зуба необходимо сделать такой же зубной зачаток, из какого вырастают коренные зубы после выпадения молочных. Зародыш зуба состоит из двух типов клеток - эпителиальных (из них в организме развиваются клетки кожи, слизистых оболочек, эндокринных желез и нервной системы) и мезенхимных (из которых вырастают кости, мышцы, соединительная ткань и кроветворные органы). Подходящие клетки можно получить и из костного мозга пациента, и из клеток, сохранившихся в корне с обломанной коронкой (или полученных из зубов мудрости - пользы от них никакой, и выдернуть их для хорошего дела не жалко). Для выращивания зубов подходят и клетки зубных зачатков человеческих зародышей, но их применение в медицине наталкивается на упорное сопротивление религиозных деятелей и светских моралистов.

Под действием сигналов от окружающих тканей зубной зачаток разовьется именно в такой зуб, который нужен на этом месте, - точно так же, как это происходит при смене молочных зубов на постоянные. Только выращивание идентичных натуральным зубов займет не год с небольшим, а пару месяцев.

Прощай, лысина!

Средства для ращения волос на 99(9)% - шарлатанские снадобья. Некоторые препараты действительно помогают остановить выпадение волос - но не всем и не слишком сильно. И прежде чем лечиться ими, надо хорошо подумать: самая частая причина облысения - избыток мужских половых гормонов, и даже наружное применение веществ, подавляющих их синтез, может подействовать очень нежелательным образом. Но понять, что настоящего мужчину лысина только украшает, могут далеко не все. Так что косметологи, занимающиеся пересадкой волос, без работы не останутся, - тем более что скоро они смогут пересаживать клиентам не синтетические или выдернутые из незаметных мест скальпа волосы, а волосяные фолликулы, выращенные "в пробирке".

В начале 2004 года две группы американских исследователей одновременно опубликовали в журналах Nature Biotechnology и Science статьи о результатах своих многолетних трудов. Разными методами независимо друг от друга ученые из Пенсильванского университета (Филадельфия) под руководством Джорджа Коцарелиса (George Cotsarelis) и группа Элейн Фух (Elaine Fuch) из Университета Рокфеллера (Нью-Йорк) вырастили волосы из стволовых клеток, выделенных из волосяных фолликулов. То, что волосы для начала были взяты не человеческие, а мышиные, не так уж важно: отработать методику для человека - дело нескольких лет.

Чтобы следить за драгоценными клетками, в их хромосомы встроили ген, кодирующий самый распространенный в таких исследованиях маркер - зеленый флуоресцентный белок (green fluorescent protein, GFP). Так что мыши, которым пересадили искусственные фолликулы, обросли шерсткой, под действием ультрафиолета или просто синей лампы светившейся зеленым светом.

Главной задачей исследователей был подбор добавок к питательной среде, заставляющих почти универсальные стволовые клетки превращаться не в нейроны или клетки кожи, а именно в те клетки, за счет которых растет и обновляется фолликул. Попутно обе группы изучали влияние различных генов на процессы активизации деления этих клеток. Кроме всего прочего, полученные данные позволят разработать эффективное средство для борьбы с облысением - может быть, когда-нибудь. А трансплантация фолликулов - дело ближайших лет, и рынок такой услуги - это миллиарды: пересадка одного волоска общепринятым сейчас методом обходится пациентам в 2-3 доллара. Одно из преимуществ разрабатываемой во многих лабораториях методики выращивания новых волос - то, что из крошечного участка скальпа, срезанного где-нибудь за ухом, можно вырастить миллионы новых фолликулов. А сама процедура будет напоминать нанесение татуировки.

Возможно, и в этой гонке Англия окажется впереди: осенью 2005 года британское правительство (не иначе как в погоне за голосами лысеющих и лысых избирателей) выделило на исследования по выращиванию волос 1,9 млн. казенных фунтов стерлингов. Разработкой метода занялась манчестерская компания Intercytex, основатель которой доктор Пол Кемп (Paul Kemp) уже принял участие в испытаниях своего метода в качестве одного из семи подопытных. Число волос на пробном участке кожи головы диаметром с пятипенсовую монету (около 20 мм) увеличилось всего на четверть - с 250 до 316, но для начала и это неплохо.

Рога и копыта

А что же с клыками, когтями и рогами? Помните байку: "пушка не выстрелила по тридцати причинам: во-первых, не было пороха..."?

Во-первых, есть такое понятие - врачебная этика. Если показания к операции не очевидны (как в случае явного уродства или отсутствия органа), пластический хирург обязан вначале попытаться убедить пациента, что ему не нужна операция, а только потом перекраивать форму носа и увеличивать дамам бюст, а джентльменам - ту часть тела, о которой вы подумали.

Года два назад СМИ облетело сообщение о том, что некий китайский фанат научно-фантастического сериала "Звездный путь" ("Star Trek") сделал себе пластическую операцию ушей, чтобы они имели такую же форму, как у героя этого сериала, инопланетянина Спока. При этом особо подчеркивалось, что врачи настойчиво пытались отговорить юношу от дурацкой затеи. Скорее всего это действительно была уникальная операция: о том, что в клиники пластической хирургии за такими же ушками потянулись ролевики-эльфы, газеты не писали. Хотя уши по сравнению с зубами и тем более рогами и копытами - пустяки: их размер и форма на здоровье не влияет.

Во-вторых, отрабатывать методику изготовления даже простого органа - дело долгое и дорогое, а из-за небольшого спроса на клыки и когти (это же не волосы и зубы) затраты не окупятся. В-третьих, на применение такого оригинального косметического метода вряд ли удастся получить лицензию Минздрава. И так далее. Но предположим, что разрешение на ращение клыков и рогов получено.

Клыки

В клетках зачатка зуба, подсаженного в десну, включается сложный ансамбль генов, регулирующих дифференцировку клеток и рост органа. Активность генов зависит и от химических сигналов, генерируемых окружающими клетками, и от механических воздействий (попросту говоря, от того, что растущий зуб упирается в соседние). Конечно, можно имплантировать в челюсть матрицу желаемой формы, пропитанную стволовыми клетками и факторами роста, стимулирующими их деление и дифференцировку. Только подогнать такой трансплантат к имеющимся зубам будет сложнее, чем при обычном протезировании. А какие при этом наступят фефекты фикции, вы подумали? А о слюне, текущей по подбородку? Ведь плотно закрыть рот при вампирьих или кабаньих клыках не удастся! И, кстати, кушать вы как будете? А что будет, когда такой экстремал получит по зубам? Из-за большого рычага даже не слишком сильный удар вывернет ваше сомнительное украшение вместе с куском челюсти.

Рога

С ними проблем еще больше. Оленьи рога отметаем сразу - у нас нет гормонов, необходимых для их ежегодного выращивания (включая бурный рост кровеносных сосудов) и сбрасывания на зиму. А жаль: весной можно было бы экономить на виагре (знаете, сколько в пантах всяких биологически активных веществ? Не зря из них пантокрин делают!), а зимой, когда рога отпадут, - носить шапку, не опасаясь заболеть менингитом. Хотите рискнуть? Спрашивайте в аптеках рога для постоянного ношения! У коров, козлов, баранов и других представителей семейства полорогих рога устроены попроще, - это костные стержни, сросшиеся с выростами лобных костей и одетые роговым чехлом из кератина - белка, из которого в основном состоят ногти, волосы и верхний слой кожи. То есть для изготовления зачатка рога, как и для зуба, нужны как минимум те же два типа стволовых клеток. Коровье-бараньим рогам, хоть растут они и медленно, кровоснабжение тоже необходимо - значит, нужно обеспечить прорастание в рог кровеносных сосудов. А в отличие от зубов, при росте которых включаются имеющиеся у человека регуляторные гены, для рогов у нас никаких механизмов, определяющих их форму, не предусмотрено, и что в результате вырастет, неизвестно. Разве что носить на рогах специальные футляры нужной формы и размера, меняя их по мере роста… Не проще ли ограничиться декоративными футлярами? И опасность для здоровья будет намного меньше. Строение человеческого черепа отличается от бараньего (вот его содержимое - не всегда). Какой-нибудь архар может с размаху грохнуть рогами о скалу - и ничего, а у человека рог от не слишком сильного удара обломится, и хорошо, если без куска теменной (височной, лобной - где рожки делать будем?) кости. Разве что пойти тропой носорогов и вырастить такие же, как у них, рога, состоящие только из кератина - фактически сросшиеся волосы? Но и носорожий рог прочно укреплен в кости… А главное - над вами будут жестоко смеяться: не знаю, как у китайцев, а в странах европейской культуры рогоносец - понятие вполне определенное.

Когти

Попробуйте для начала купить в магазине розыгрышей пластмассовые когти и походить с ними, не отклеивая, несколько дней. Включая, извините, посещение туалета. Уверен, что очень скоро вы откажетесь от мечты о красивых блестящих когтях.

А вообще, мечтать не вредно. Помечтайте, например, о том, что неплохо бы с помощью генной инженерии сделать летающих людей. Или фотосинтезирующих и избавленных от забот о хлебе насущном. Или о дышащих жабрами ихтиандрах. А я разберу ваши мечты по косточкам и камня на камне от них не оставлю.

- Из журнала "Компьютерра"