Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг - Кемперманн Герд

После того как сначала в 1992 году были открыты стволовые клетки мозга, и особенно в 1995-м упомянутые Альтманом «клетки-предшественницы» в гиппокампе, идея нейрогенеза взрослых перестала быть подвешена в вакууме. Нашлась конкретная причинная связь с биологией развития нервной системы. Это фундаментальное доказательство в 2000 году провел Фред Гейдж. Стало ясно, что развитие мозга, возможно, не прекращается на протяжении всей жизни. Даже если считать, что нейрогенез взрослых в мозге млекопитающих встречается лишь в порядке исключения, то оно опровергло убеждение, которое до тех пор считали непреложным законом.

В принципе Фернандо Ноттебом в своих исследованиях нейрогенеза у птиц уже пришел к этому. Он подробнейшим образом описал развитие новых нервных клеток. Было очевидно, что по крайней мере в птичьем мозге должна существовать клетка, способная делиться и образовывать новые нейроны. Но он этот момент не подчеркивал, и очень сомнительно, что по-настоящему понимал его центральное значение.

Предположение о клетках-предшественницах у птиц в лучшем случае могло бы способствовать обострению вопроса о таких клетках в мозге млекопитающих. В конце концов, здесь речь шла «всего лишь» о птицах, наших дальних родственниках, настоящих мастерах нейрогенеза, да еще в области мозга, которая отвечает за обучение пению и которой у человека вообще нет.

Должно быть, Фернандо Ноттебома очень раздражало такое пренебрежение, не то чтобы совсем безосновательное, но все же несколько несправедливое. Он видел своим вкладом в науку законченное, полное описание нейрогенеза взрослых. Сегодня в целом вторым рождением этой области исследований считается событие, которое произошло гораздо позже, а именно в тот момент, когда впервые удалось доказать, что мозг взрослых млекопитающих, в данном случае в первую очередь крыс и мышей, содержит полноценные нейрональные стволовые клетки.

Небольшой экскурс: спор о стволовых клетках

Примерно с 2000 года в Германии о стволовых клетках известно практически всем. В ходе так называемых дебатов о стволовых клетках они превратились в политическую тему. В результате этого спора заявка на финансирование экспериментов над человеческими «эмбриональными стволовыми клетками» (то есть стволовыми клетками, которые стоят в самом начале развития организма), поданная в Немецкое научно-исследовательское общество (DFG) исследователем из Бонна Оливером Брюстле, в конце концов оказалась в бундестаге. В итоге был принят Закон о стволовых клетках, в который уже через несколько лет пришлось вносить изменения, потому что он был сшит совершенно на живую нитку.

Эти дебаты на самом деле были спором не о стволовых клетках, а об этических проблемах вокруг манипуляций с организмом в самом начале его жизни. Похожие дискуссии шли практически в каждой западной стране, и результаты их были хотя и не одинаковы, в первую очередь в силу конкретных политических условий каждого государства, но очень похожи. Раскол, прошедший по всем слоям населения и многим политическим партиям, поделил общество примерно пополам. Обсуждалась одна и та же проблема: можно ли разрешить выделять стволовые клетки из человеческого эмбриона на очень ранней стадии развития (приблизительно через две недели после оплодотворения), например после аборта или, теоретически, после целенаправленного оплодотворения in vitro. Остро встал вопрос о том, когда вступает в силу необходимость защищать человеческую жизнь. То, что дискуссия разгорелась именно вокруг стволовых клеток, не было чистым совпадением, но в целом произошло случайно. Часто говорили, что здесь общество наверстает упущенное и дебаты будут такими, каких не было ни вокруг легализации абортов, ни вокруг современных методов репродуктивной медицины.

Центральным аргументом спора были (и остаются) так называемые взрослые стволовые клетки, они же оказались важным фактором, когда, как это водится, ситуацию стали делить на белое и черное. Это стволовые клетки в том виде, в котором они по-прежнему встречаются в выросшем (взрослом) организме и служат, например, основой для пожизненной способности к регенерации кожи, кишечника и крови. Обычно вокруг них не возникает никаких этических проблем. В связи с ними не может разгореться спор о ранних стадиях жизни. Стволовые клетки, участвующие в нейрогенезе взрослых, и в целом стволовые клетки мозга относятся к этой же категории. Поскольку этот тип клеток уже присутствует в пренатальном развитии, эпитет «взрослые» не совсем точный, но он прижился. Собственно, в науке о взрослых стволовых клетках говорят, только если имеют в виду именно стволовые клетки взрослого организма. В противном случае речь идет о «соматических» стволовых клетках. Это слово происходит от латинского soma – тело. Нейрональные стволовые клетки, таким образом, относятся к соматическим (или, как их еще называют, тканеспецифичным или прогениторным).

Соматические стволовые клетки, которые этических сомнений не вызывают, нередко использовали в дебатах как аргумент против «опасных» эмбриональных стволовых клеток. В этом контексте исследования нейрогенеза взрослых могли бы пользоваться благами «чистой» репутации, что не пошло бы им на пользу. Ведь с биологической точки зрения эмбриональные и соматические стволовые клетки – это одно и то же, просто на разных стадиях развития.

При их исследовании действительно могут возникнуть разнообразные этические проблемы, но клетки в этом не виноваты. Сведения о ранних стадиях развития важны, а дискуссии о том, как и на каких условиях допустимо проводить подобные опыты, в обществе необходимы. Но, конечно, этические споры не должны влиять на восприятие самого явления (а также его исследований, если речь идет о его сущности).

Стволовые клетки мозга очень интересны еще и потому, что они способны поставлять новые нейроны на протяжении всей жизни. У нейронов совершенно особая роль, их узкая функция волнует нас гораздо больше, чем деятельность каких-нибудь клеток соединительной ткани. Дебаты не касались стволовых клеток мозга напрямую. Но нельзя сказать, что ученые, которые выбирали их в качестве объекта, стремились избежать сложностей, потому что в Германии изучать стволовые клетки якобы стало так трудно. Одно с другим всегда было связано слабо.

Вся эта большая дискуссия хотя и не сошла на нет, но в основном все-таки уже ослабла, когда в 2006 году Синъя Яманака описал сравнительно простой способ, которым можно получить из совершенно обычных клеток организма, в том числе пресловутых клеток соединительной ткани, стволовые клетки, ничем не отличающиеся от эмбриональных (если быть совсем точным, известные отличия есть, и пока что их не удалось окончательно интерпретировать, но это никак не умаляет прорыва, который вызвало данное открытие). Метод Яманаки – индукция плюрипотентности – оказался по-настоящему сенсационным, и уже через пять лет был по праву отмечен Нобелевской премией. История не помнит других случаев, чтобы это случалось так быстро.

Из индуцированных плюрипотентных клеток можно в том числе генерировать стволовые клетки мозга, а из них, в свою очередь, нейроны. Таким образом, весь длительный процесс развития нервной клетки хотя бы в существенной мере можно воспроизвести в чашке для клеточных культур. Немало людей хотят и вольны думать, что однажды выращенные таким образом нейроны (или клетки-предшественницы нейронов) можно будет подсаживать в мозг в рамках терапевтической трансплантации клеток – в полном соответствии с картинами, которые рисовали себе пионеры нейротрансплантации (к их широкому кругу принадлежал и Фред Гейдж), а также с идеей исследования стволовых клеток, ориентированного на медицинское применение, из которой, в частности, разгорелся большой спор вокруг этой темы. В этом состоит связь между такого рода исследованиями и нейрогенезом взрослых.

Открытие Яманаки и беспрецедентно быстрое признание, которое оно получило, говорят о фундаментальном изменении парадигмы: это переход от пропитанного взаимоуважением исследовательского мира к миру самоуверенной торговли. Конечно, в науке всегда встречались такого рода амбиции, и нужно остерегаться, чтобы не слишком идеализировать воззрения прошлого, которые царили до Яманаки. Здесь наука сделала большой шаг в определенном направлении, и следующую стадию его бурного развития мы сегодня наблюдаем в виде все более широкого применения методик генной модификации (системы CRISPR/Cas). Итак, индукция плюрипотентных стволовых клеток оказала двойственное действие: благодаря ей разрешилась этическая дилемма, но она же стала шагом к новой, самоуверенной биологии – биологии синтеза, причем синтеза в очень широком смысле.