108808 (Биомедицина и стволовые клетки)

Биомедицина и стволовые клетки

Жиганова Л.П.

9 августа 2001 года президент Дж. Буш объявил о своем решении частично снять ограничения на исследования со стволовыми клетками. За несколько дней до этого в журнале "Тайм" появилась статья, раскрывающая суть проблемы, под броским заголовком: "Тупик для Буша. Почему решение по стволовым клеткам может окончательно определить политическую судьбу президента"1.

Исследования со стволовыми клетками являются одним из современных направлений биомедицины. Биомедицина представлена целым рядом видов фундаментальных, экспериментальных и клинических исследований, основу которых составляют достижения генетики и микробиологии. Из всего спектра биомедицинских изысканий можно выделить два основных направления исследований, которые стремительно интегрируются. Один из них связан с разного рода трансплантациями клеток. Пересадка клеток используется в случаях фатальных иммунодефицитов, наследственных дефектов клеточного метаболизма, острой функциональной недостаточности органов. Методы пересадки клеток играют все большую роль во внутриутробной коррекции наследственных дефектов. Ряд технологий используется в клиниках США и Европы для лечения острой печеночной недостаточности, цирроза печени, наследственных дефектов метаболизма печени, системных врожденных иммунодефицитов, нарушений кровообразования, у пациентов с мышечной дистрофией и дегенеративными заболеваниями нервной ткани, репродуктивной системы, костной, хрящевой и покровных тканей, глаза, уха и других органов чувств. Особое место в трансплантационной технологии заняла трансплантация фетальных (зародышевых) и эмбриональных клеток, обладающих рядом преимуществ над клетками взрослых доноров: в них слабо выражены антигены, вызывающие отторжение чужих тканей, что на порядок уменьшает уровень посттрансплантационных осложнений, они наделены мощным потенциалом размножения, они содержат уникальный комплекс ростовых факторов, которые стимулируют регенерацию донорской ткани. Второе макронаправление биомедицины связано с достижениями генетики и генной инженерии. Прогресс в манипуляциях с генетическим материалом привел к появлению целой индустрии генной предродовой диагностики (на предмет целого ряда моногенетических заболеваний, например, фенилкетонурии, гемофилии, серповидноклеточной анемии) и генной терапии. Соматическая генная терапия подразумевает внедрение "исправленного" варианта гена одновременно в большое число клеток взрослого организма, при этом изменения не передаются потомству. Эмбриональная генная терапия связана с манипуляцией генетическим кодом эмбриона, что обещает дать возможность передачи последующим поколениям уже исправленного варианта гена.

Биомедицина по определению задействует в исследовательских и терапевтических целях человеческий материал (эмбрион, зародыш, ткани взрослого человека и т.д.) либо как объект, либо как "сырье" для эксперимента или терапии. Находясь в авангарде новаторской врачебной практики, она также привносит в лечебный процесс повышенный риск: испытания на животных не могут гарантировать безопасность отдельных биомедицинских технологий для людей. Неудивительно, что неминуемая "объективация" человека в исследовательском процессе, с одной стороны, и наличие рисков для здоровья пациента, с другой, порождают ряд проблемных вопросов этического характера, которые получают в обществе все большее звучание в контексте защиты прав и достоинства человека. Реакцией общества на этот вызов стало появление биоэтики (этики уважения к жизни) как отдельной модели или парадигмы этики врачевания. Основным принципом биоэтики становится именно принцип уважения прав и достоинства человека и его жизни2. От теоретических построений биоэтика быстро перешла и в практическую плоскость. Во второй половине XX века происходит процесс ее институционализации, которая отражается в работе этических комитетов при медицинских и научно-исследовательских учреждениях, а также на уровне местных, региональных и национальных органов власти. К участию в работе таких комитетов привлекаются ученые, врачи, юристы, видные общественные деятели, а также рядовые представители общественности. Этот процесс протекает и на международном уровне. Примером может служить работа Международного комитета по биоэтике при ЮНЕСКО.

В силу ряда причин Соединенные Штаты стали не только локомотивом биомедицинской революции, но и местом, где конфликт, связанный со всем комплексом биоэтической проблематики, протекает в особенно острой форме. Это связано с уникальным балансом между исторически сложившимися позициями двух идеологических комплексов: с одной стороны, естественнонаучного утилитаризма, с другой, религиозного фундаментализма. В контексте медицинской практики для первого характерно стремление во что бы то ни стало защитить свободу выбора и благополучие уже живущих людей, для второго - восприятие жизни как божественного или природного дара и забота о ее защите начиная с самых ранних стадий ее развития. Стержнем противостояния двух идеологий стали дебаты о произвольном аборте.

Во второй половине 1990-х гг. поводом для новой "этической войны" в Соединенных Штатах стали исследования со стволовыми клетками. Как мы увидим, проблема стволовых клеток упирается одним концом в те же проблемы, что и спор об аборте, а другим - в чувствительный и болезненный вопрос клонирования. Однако характер и мотивы исследований со стволовыми клетками выводят общественное сознание американцев за пределы парадигмы, представленной защитниками права на жизнь как дара (pro-life) и сторонниками свободы репродуктивного выбора (pro-choice). Постараемся обобщить и проанализировать новые вопросы и проблемы, вызванные к жизни бумом в исследованиях стволовых клеток, а также охарактеризовать динамику развития государственного регулирования данного вида исследований в Соединенных Штатах и реакцию общества на это регулирование.

Стволовые клетки – это живые клетки, которые способны делиться без ограничений во времени и превращаться в любую из тканей организма. Они могут быть получены из нескольких видов источников. Самым перспективным источником стволовых клеток, которые могут иметь применение в научных исследованиях, является эмбрион на ранней стадии развития (5-6 дней после оплодотворения). При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом образуется единая клетка (зигота), из которой потенциально может развиться целый организм со всем разнообразием органов и тканей. Эта первичная клетка проходит через несколько стадий деления. Последняя недифференцированная стадия деления, после которой начинается необратимая специализация клеток, называется бластоцист. Бластоцист состоит из внешнего слоя клеток, которые впоследствии станут плацентой, и так называемой внутренней клеточной массы, которая будет делиться и специализироваться, образуя все ткани организма. Внутреннюю клеточную массу можно изолировать в лабораторных условиях и вырастить в питательной среде в колонию "плюрипотентных" стволовых клеток. Теоретически с помощью генетических манипуляций эта колония может быть целенаправленно превращена в любую нужную ткань. Человеческие эмбриональные стволовые клетки были впервые изолированы американским ученым Джеймсом Томпсоном из Университета штата Висконсин в 1999 году. Полученные им колонии имеются теперь в более чем 30 научно-исследовательских учреждениях США. Он использовал добровольно предоставленные "избыточные" эмбрионы, полученные при оплодотворении in vitro (в пробирке). По некоторым данным, в американских клиниках хранится около 100000 невостребованных "запасных" эмбрионов, остающихся после имплантации. По желанию пациентки, они могут быть либо уничтожены, либо заморожены для использования в будущем.

Стволовые клетки, по мнению значительной части ученых, могут иметь революционное практическое значение в медицине. Во-первых, они позволят повысить эффективность исследований ранних стадий развития эмбриона на молекулярно-биологическом уровне. Традиционные пренатальные исследования сталкиваются, как известно, с целым рядом практических трудностей. Исследование же стволовых клеток, физически находящихся вне женской утробы, поможет более наглядно проследить и лучше понять возникающие на этой стадии аномалии. Здесь можно изучить все факторы, которые приводят к возникновению аномалий в дифференциации клеток (например, воздействие тератогенов).

Во-вторых, стволовые клетки открывают новые и более безопасные возможности для испытания лекарственных препаратов. Искусственно выращенные клетки сердца, кожи, печени, почек и т.д. будут использоваться для проверки медикаментов на токсичность еще до клинических испытаний на взрослых людях.

Однако главная область приложения стволовых клеток – это биомедицина. Стволовые клетки, если ими удастся манипулировать именно так, как хотелось бы современным ученым, расширят само определение медицины, обозначив переход от профилактики или сдерживания симптомов заболеваний (что составляет традиционную задачу медицинской практики) к "регенеративной" медицине, т.е. восстановлению утраченных жизненных функций органов. Стволовые клетки, по мнению многих специалистов, способны произвести революцию в лечении многочисленных, в настоящее время считающихся неизлечимыми нарушений и заболеваний нервной системы: болезней Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона, рассеянного склероза и других нейродегенеративных заболеваний. Выращенные из стволовых клеток нервные ткани, в принципе, способны заменить разрушенный участок нервной ткани больного. Полученные из стволовых клеток нейроны можно имплантировать в спинной мозг для лечения параличей. Культивированная в лаборатории ткань сердечной мышцы может восстановить нормальную работу сердца при инфаркте. Искусственно выращенные хрящевые ткани таят в себе перспективы лечения остеоартрита. При помощи этих новых технологий могут быть восполнены потерянные в результате травмы или хирургической операции фрагменты кости. Инъекции кровеобразующих стволовых клеток с заранее запрограммированными характеристиками могут заменить применяемые ныне трансплантации костного мозга при лечении рака крови. Аналогичные методы могут совершить прорыв в лечении разнообразных нарушений иммунной системы, в том числе СПИДа. В лечении диабета вырабатывающие инсулин островковые клетки, полученные из эмбриональных стволовых клеток, могут решить насущную и повсеместную проблему недостатка трансплантабельных тканей и отторжения чужих тканей. Это всего лишь некоторые из возможных вариантов применения стволовых клеток в биомедицине.

Как указывалось выше, помимо ранних эмбрионов существует ряд других источников получения стволовых клеток. Одним из них являются ткани взрослого организма. Стволовые клетки имеются в костном мозге, головном мозге, коже и крови взрослого организма, при этом представляется вполне возможным, что в скором будущем они будут обнаружены и в других тканях. До недавнего времени считалось, что в отличие от "плюрипотентных" эмбриональных клеток, которые способны развиваться почти в любой вид ткани, взрослые - "мультипотентные" - стволовые клетки превращаются лишь в один определенный вид ткани, однако ряд экспериментов уже показал, например, что стволовые клетки костного мозга могут превращаться помимо кровяных телец и плазмы в мышечную и костную ткани. Преимуществом взрослых стволовых клеток является то, что они могут извлекаться из тканей самого пациента, а это решает сложную проблему отторжения чужих тканей иммунной системой.

Значительные перспективы имеются и у другого способа получения стволовых клеток, который называется "перенос ядра соматической клетки". Его суть заключается в том, что ядро яйцеклетки заменяется ядром соматической (т.е. любой неполовой) клетки, извлеченной из взрослого организма. Получающаяся в результате клетка теоретически способна развиться в полноценный организм животного или человека. Эта процедура имеет другое, более распространенное название – клонирование. Ученые стараются четко разграничивать "репродуктивное" клонирование, целью которого является создание клона, т.е. целого живого организма, идентичного другому организму по генотипу, и "терапевтическое" клонирование, применяемое для выращивания колонии стволовых клеток. Одной из первых об использовании клонирования для получения стволовых клеток заявила американская компания "Джерон Корпорейшн" в марте 2001 года3.

Стволовые клетки также добываются из крови пуповины. При этом они замораживаются для возможного использования в будущем в качестве своеобразных человеческих "запчастей". Другим источником плюрипотентных стволовых клеток являются абортивные плоды и выкидыши. Клетки извлекаются из участков, которые должны были развиться в яички или яичники. Этим способом плюрипотентные стволовые клетки были получены доктором Дж. Гирхартом из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (г. Балтимор)4.