«Стволовые клетки» — один из тех модных терминов, которые постоянно мелькают в заголовках статей о новостях науки, а между тем никто толком не знает, что это словосочетание обозначает. С одной стороны, стволовые клетки вроде как дают надежду на избавление от всех известных болезней, а с другой, они уже стали для политиков одной из самых щекотливых тем, поскольку подразумевают использование тканей человеческих зародышей, а значит, затрагивают вопросы морали и этики.

Если оставить в стороне их терапевтическую или этическую значимость, стволовые клетки подразумевают необычайно замысловатое решение проблемы, которая не давала ученым покоя уже много лет. Каждая жизнь начинается с одной-единственной оплодотворенной клетки, которая впоследствии развивается в функционирующий организм с сотнями различных типов клеток — и все это за счет клеточного деления. Из той первоначальной клетки образуются две новых, из двух клеток получаются четыре, и так далее, до тех пор пока мы не получим полноценную человеческую особь, способную есть и переваривать пищу, двигаться и расти, мыслить и размножаться.

Клетки печени в сформировавшемся организме весьма существенно отличаются от мозговых клеток, а клетки желудка — от клеток крови, но все они происходят от одного и того же типа клеток, известных как стволовые — имеется в виду ствол воображаемого «растения», на котором они все растут. Ядро стволовой клетки содержит всю информацию, необходимую для формирования клеток любого типа, которые впоследствии понадобятся организму. Это похоже на библиотеку, где много разных залов, а в каждом зале куча стеллажей. В одном зале хранятся практические пособия, описывающие, как сформировать мышцы и управлять ими; в другом содержатся схемы нервных клеток и информация, как создавать и передавать электрические импульсы; в третьем находятся все инструкции, нужные для того, чтобы образовать целый реестр клеток, связанных с кровеносной системой, включая клетки, отвечающие за иммунитет, и красные кровяные тельца.

На ранних стадиях развития эмбриона стволовые клетки просто самовоспроизводятся и множатся. Одна «библиотека» порождает другую, с точно таким же набором стеллажей и пособий. Но на определенном этапе стволовые клетки начинают воспроизводить более специализированные клетки, которые объединяются в блоки идентичных клеточных структур и дают начало телу с узнаваемой формой и функциями.

Когда стволовая клетка превращается в другой тип — это как если бы кто-то пришел в библиотеку и запер все двери, ведущие во все залы, кроме одного — например, с инструкциями по изготовлению клеток печени. С этого момента библиотека самовоспроизводится все так же, с запертыми дверями, и это продолжается в течение всей жизни организма. Хотя библиотека по-прежнему содержит инструкции, относящиеся ко всем типам клеток, потомки этой клетки будут иметь доступ лишь к весьма ограниченному количеству полок — тех, где хранится информация по изготовлению клеток печени.

Такой механизм может показаться неудобным и громоздким. Почему бы просто не избавиться от генов, отвечающих за все остальные функции, чтобы будущие клетки печени обладали только той информацией, которая необходима им для работы? Во-первых, потому, что клетки на разных стадиях своего существования выполняют разные задачи, поэтому они должны обладать способностью время от времени открывать некоторые запертые залы и консультироваться с хранящимися там пособиями — особенно на тех стадиях, когда организм претерпевает изменения: переход от младенчества к детству, от детства к юности, от юности к зрелости и так далее. Во-вторых, оказывается, даже специализированным клеткам в процессе жизнедеятельности может понадобиться доступ к другой информации.

А может быть, дело еще и в том, что проще разработать и запустить один стандартный механизм деления клеток, копирующий все от и до, но приложить к нему другие механизмы, которые позже помогут определить, какие гены надо активировать.

Ученые надеются использовать феномен стволовых клеток для лечения заболеваний двумя способами.

Первый путь такой. Можно взять здоровые зародышевые стволовые клетки с их способностью образовывать клетки любого типа и придумать, как имплантировать их людям, в чьих телах имеются дефектные клетки, вызывающие хронические заболевания, например болезнь Паркинсона. Эта болезнь связана с наличием в мозгу некоего типа дефектных нервных клеток. Если стволовая клетка сможет превратиться в здоровую копию клетки того же типа, то болезнь можно победить. Нужно только добиться, чтобы стволовые клетки открыли те «залы», где хранятся пособия, описывающие необходимый тип мозговых клеток, — в этом случае, когда их пересадят, они обеспечат поставку недостающего ингредиента, необходимого для исцеления пациента.

Есть также другой тип стволовых клеток, имеющийся у взрослых. В нем заперты некоторые, но не все «залы», поэтому клетка знает, как произвести на свет новые клетки взамен тех, что износились или уничтожены в результате травмы; среди доступных вариантов — клетки сердца, кровеносных сосудов, костей и хрящей. Поскольку этот тип клеток тоже содержит в памяти инструкции по изготовлению всех остальных типов клеток, ученые надеются со временем научиться перепрограммировать их, чтобы отпереть закрытые «залы» и воспроизводить и другие типы клеток.

В заключение хотелось бы отметить, что каждая клетка на самом деле снабжена инструкциями по изготовлению любой другой клетки, но, в отличие от стволовых клеток, пока не найдено ни единого способа отпереть эти инструкции. Как если бы замки на дверях залов проржавели насмерть или залиты суперклеем. Однако наверняка придет день, когда даже это препятствие будет преодолено, и тогда стволовые клетки выполнят свою задачу и положат начало целому ряду операций с клетками, в результате которых можно будет взять абсолютно любую клетку и превратить ее в любую другую.