Выращивание новых органов из стволовых клеток, генная терапия, редактирование генома, клонирование, генетически модифицированные организмы... Наверное, нет сегодня более горячих и актуальных тем, чем эти. В то же время трудно найти темы, которые бы сопровождались таким количеством мифов, как вышеперечисленные. Внести ясность в эту сложную и интересную проблематику мы попросили академика Всеволода Арсеньевича Ткачука, декана факультета фундаментальной медицины, директора Института регенеративной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова.
— Всеволод Арсеньевич, в этом году была утверждена Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий на 2019-2027 гг. Эта же тема возникла в связи с созданием научно-технологической долины «Воробьевы горы». Почему сейчас такой интерес к генетическим технологиям? Это только у нас или во всем мире?
— Интерес к генетике был всегда и везде. Особый подъем был вызван в середине прошлого века открытием Уотсона— Крика, созданием модели двойной спирали ДНК и постулированием механизма передачи наследственной информации: один ген— один белок— один признак. Мы полстолетия думали, что на всей молекуле ДНК записана структура белков. Но оказалось, что все намного сложнее. В геноме человека лишь 2% структуры ДНК ответственны за структуру молекул в нашем организме. Большая часть структуры ДНК содержит информацию, которую мы прочитали, но пока не поняли.
— Есть какие-то гипотезы?
— Кто-то думает, что это память об эволюции. генетические архивы; кто-то— что это память о каких-то эпидемиях; а кто-то. в том числе я, считает, что основной процент этой нетранскрибируемой части ДНК содержит информацию о длинных регуляторных РНК и коротких микроРНК. Для ми- кроРНК уже показано, что это маленькие, состоящие из 20-22 нуклеотидов молекулы, которые умеют перепрограммировать клетки. делать недифференцированную клетку
дифференцированной или же возвращать ее обратно к недифференцированному состоянию и даже перепрограммировать одни зрелые клетки в другие зрелые клетки. Это очень важное открытие, основополагающее для многих разделов биологии и медицины.
Существенно расширились возможности клонирования тканей человека. В арсенале науки появился также новый и весьма эффективный метод редактирования генома. С его помощью можно исправлять и устранять мутации, а можно вносить мутации в геном животного, бактерии, вируса, той или иной клетки человека. Есть вероятность таким образом узнать, какие структуры ДНК отвечают за определенные признаки. Появилась возможность изменять эти признаки, манипулируя структурой ДНК.
Программа развития генетических технологий — это очень серьезная поддержка генетических исследований. Три центра выиграли гранты, но я надеюсь, что поддержку будут давать и другим коллективам для проведения этих работ.
— Научно-технологическую долину «Воробьевы горы» создают для этих исследований?
— В том числе. Что касается технологической долины, все великие университеты мира создают себе такое инновационное окружение. И вот на территории МГУ выделена площадка, это десятки гектаров, на которой будут создаваться научно- производственные кластеры. Один из них биомедицинский, в котором мы тоже будем участвовать. Начнется строительство лабораторий и офисов, чтобы привлекать бизнес, частные компании к сотрудничеству с университетом. Здесь надо научиться слышать друг друга. Ученый увлечен фундаментальной наукой, он не обязан думать, как реализовать получаемые знания в решение сиюминутных общественных потребностей. А бизнес знает рынок, потребности, но не знает, как может ответить на этот запрос. Нужно общаться, проводить совместные конференции, чтобы возникло взаимопонимание. На этой площадке будут некие преференции фирмам, которые займутся наукоемкой продукцией. Государство предусмотрело освобождение их от налогов. Я знаю, что есть студенты, которые нацелены на то, чтобы сразу после получения диплома найти хорошую работу, ездить на хорошей машине, носить «правильные» галстуки и часы. А есть студенты, которые настроены на какое-то романтическое действо, их цели на горизонте или за ним. Они занимаются чаще всего фундаментальными исследованиями, про которые никогда не знаешь, чем они закончатся. Не угадаешь, кому из ученых повезет, кому нет. Открытия приходят случайно, но не к случайным людям. Их надо увидеть, услышать. Мой покойный учитель, академик С.Е. Северин, говорил, что к каждому ученому хоть раз в жизни приходит удача. Надо терпеливо ждать ее, заниматься своим делом и «быть дома, когда она придет». Этим людям нужна государственная поддержка.
Такая комбинация специалистов и будет работать в пространстве технологической долины Московского государственного университета. Это очень хорошее решение, которое принято нашим ректором. В. А. Садовничий стал говорить об этом лет 15-20 назад. И сейчас наконец принят закон.
— Академия наук будет в этом участвовать?
— Да, разумеется. На самом деле мы — взаимопроникающие друг в друга организации. В МГУ работают несколько сотен академиков, членов-корреспондентов РАН. Только в этом году членами академии наук было избрано более 25 сотрудников МГУ. Это традиция, что первые лица науки приглашаются читать лекции в Московский университет. И поэтому мы едины, мы работаем вместе.
— Многие воспринимают регенеративную медицину как возможность регулярно менять себе органы, печатать их на ЗВ-принтере, бесконечно омолаживать организм. Что такое регенеративная медицина? Каковы ее возможности?
— Регенеративная медицина— это совершенно новое направление медицины. Это не новая технология в медицине, а другая медицина. Современная медицина нацелена на регуляцию живых клеток. Лекарства тормозят или ускоряют какие-то процессы в клетках, из которых состоит наш организм. А регенеративная медицина— это направление, которое предполагает выращивание органов и тканей, которые погибли или почему-либо не сформировались в организме. Она стала появляться в конце прошлого века и сейчас стремительно развивается. Есть такое явление— обновление нашего организма. Это очень мощный процесс. За время жизни тело человека производит десятки тонн клеток. Мы все время обновляемся. И мы долго не знали, как управлять этим процессом. Есть десятки механизмов убийства клеток, эволюционно заложенные в каждый живой организм. Это специальные способы убирать старые клетки, взамен которых образуются новые. Здоровье, гармония, благополучие — это когда два этих процесса, гибель и образование клеток в организме, сбалансированы.
Только в последние десятилетия мы стали понимать, как запускаются процессы гибели клеток. Открылись также новые возможности регулировать образование клеток. В XIX в. считали, что клетки образуются только из зрелых клеток, то есть из материнской получаются две дочерние, ее точные копии. И это верно. Но вот эти тонны клеток (лишь клеток крови за время жизни образуется 3 т) не могут возникнуть за счет деления только дифференцированных клеток. Есть биологический лимит— больше 50 раз зрелая клетка не может поделиться.
Но есть стволовые клетки — гематопоэтические, которые способны к неограниченному делению и дифференцированию в клетки крови, и мезенхимные, которые дают начало клеточным линиям мышечной, жировой, хрящевой и костной тканей. Это было открыто в России в начале и в середине прошлого века, что положило начало регенеративной медицине— стало возможным выращивать вне организма искусственные органы с их последующей имплантацией. Это перспективное направление, потому что всегда будет не хватать донорских тканей. Чем лучше будет справляться медицина с болезнями, чем дольше мы будем жить, тем больше нужно будет трансплантировать износившиеся, сломавшиеся в организме структуры.
С возрастом или во время болезни стволовые клетки расходуются. Их научились выделять из разных тканей, выращивать, приумножать и возвращать обратно. Это начиналось еще в прошлом веке. И вот буквально в последние десятилетия выяснилось, что в организме одни зрелые клетки могут превращаться в другие. Понемногу мы стали понимать роль регуляторных РНК. которые записаны на нетранскрибируемой части ДНК, и появилась новая возможность регулировать процессы репарации, регенерации, обновления клеток в теле человека. Есть перспектива появления новой терапии, которая будет направлена не только на регуляцию живых клеток, но и на выращивание новых клеток, тканей, структур в нашем организме.
— Вы сказали, что эти открытия были сделаны в России...
— Да. Русский ученый-гистолог, профессор Военно-медицинской академии А.А. Максимов в 1908 г. открыл гематопоэтические клетки, из которых образуются все другие клетки крови. Благодаря этому открытию, когда случилась чернобыльская катастрофа, в Советском Союзе очень эффективно применяли трансплантацию костного мозга. А это на самом деле была трансплантация гематопоэтической стволовой клетки, которая восстанавливает у реципиента всю иммунную систему, а также эритроциты, несущие кислород во все органы и ткани.
Еще один ученый-гистолог А.Я. Фриденштейн открыл в 1960-х гг. стволовые клетки. из которых образуются мышцы, жир, соединительная ткань, кости. Он скончался, так и не получив достойного признания. Прошло 15 лет и он стал самым цитируемым ученым России.
— А какие еще органы можно выращивать?
— Можно выращивать сосуды, нервные волокна, кожу, другие ткани. Можно, например, мочевой пузырь, мочеточник. Пока не удается полностью воссоздать вне организма такие сложные структуры, как сердце, почки.
— А мозг?
— Там такая сложнейшая сеть межклеточных связей, что мы ее пока не понимаем. не можем и вырастить, разумеется. К сожалению, еще многие заболевания, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона, находятся на стадии экспериментальных попыток восстановить функцию за счет улучшения кровоснабжения, каких-то других приемов, а не восстановления структуры. Но цель регенеративной медицины — полностью восстановить структуру, сделать ее новой, обладающей теми же свойствами, той же функцией. Вот это сделать с головным мозгом пока не удается. Но нервные окончания выращиваются. После трансплантации пальца или кисти руки можно ускорять прорастание нервных волокон, добиться полного функционирования этих конечностей. В науке все развивается не по линейной траектории. Мы находимся в начале, а дальше возможен стремительный подъем. И если сейчас мы чего-то не можем, это не значит, что не сделаем этого через несколько лет. Регенеративная медицина — это серьезная, наукоемкая медицина. Сейчас заканчиваются тысячи клинических испытаний и в Соединенных Штанах, и в Японии, и в Китае. В России тоже ведутся такие исследования. Но это оружие очень серьезного калибра. Это может оказаться столь же опасно, сколь и эффективно.
Поэтому основное внимание сейчас сосредоточено на том, чтобы не навредить. То же самое — в случае редактирования генома. Мы можем исправить нужный ген, но не можем гарантировать, что при этом мы не вмешиваемся в геном где-то в другом месте и не сделаем того, чего не ожидали и что нежелательно. Мы не можем предсказать, что это совершенно безопасный метод, — как клеточная терапия, так и генная терапия, когда мы выращиваем ткани, восстанавливает функции. Это требует долголетних преклинических, клинических испытаний, чтобы удостовериться, что данное средство не только эффективно, но и безопасно.
— Что такое биомедицинские клеточные продукты? В ряде стран есть многоступенчатая система контроля, гарантирующая качество и безопасность применения клеточного продукта. Принятый в России закон «О биомедицинских клеточных продуктах» касается медицинской отрасли?
— Биомедицинскими клеточными продуктами у нас назвали средства клеточной терапии. Это те клетки, которые вводятся для восстановления какой-то структуры. Они могут быть аутологичными, взятыми из организма пациента. Когда человек болеет, стареет, стволовые клетки расходуются, их можно в сотни раз приумножить вне организма и вернуть в нужное место. Но в организме эти клетки могут изменить свой фенотип. Они имеют постоянную возможность превращаться в другие типы клеток. И это определяется не только их геномом, структурой генов, и не только эпигенетическими воздействиями. но еще и микроокружением клетки. Поэтому мы можем внести стволовую клетку, но мы не уверены, по соседству с какими клетками она окажется и какой росток она даст, во что она начнет превращаться. Нужно обезопасить ее превращение, например. в жировую клетку или хрящ, что нежелательно, когда лечат мозг или сердце. Поэтому надо отработать технику дифференцировки, направленной в одну сторону, желаемую для нас. И только потом ввести в организм. Вот такой закон принят Государственной Думой, подписан президентом. Он предполагает, что терапевтические клетки должны проходить преклинические испытания на животных, а потом полноценные клинические испытания, как это делается с любыми новыми препаратами. Закон регламентирует, в каких условиях и кто может производить эти клеточные лечебные препараты.
— Редактирование генома человека открывает невероятные перспективы, и это уже не остановить. Но этическая сторона такого вмешательства активно обсуждается в международных организациях. Мы недавно брали интервью у академика А.Г. Чучалина, который возглавляет комитет по биоэтике. Он говорил, что в мире неоднозначное отношение к редактированию генома. Как здесь быть?
— Я с глубочайшим почтением отношусь к А.Г. Чучалину. мы с ним многолетние друзья. В Минздраве я возглавляю комиссию по этике биомедицинских препаратов. Мы с ним встречаемся, обсуждаем возникающие проблемы, проводим конференции. Это междисциплинарная проблема. Кроме медиков и биологов в этой работе должны участвовать философы, социологи, журналисты и т.д. Должна быть договоренность между обществом и специалистами.
Что же касается конкретно редактирования генома, я уже говорил, что мы знаем. как исправить нужный ген. и это в ряде случаев резонно сделать. Но у человечества нет опыта применения этого метода.
Мы не знаем, что будет с человеком через 10-20 лет. Поэтому надо проводить исследования на животных. Если применять это в клинике, то только в том случае, когда других средств спасения нет, когда страдание так тяжело или смерть настолько неизбежна, что другого способа помочь уже не найти. Но в ближайшие десятилетия надо применять этот метод так, чтобы не затронуть половые клетки, чтобы не передать эти геномные изменения в следующие поколения.
— А как быть с генетическими заболеваниями?
— Кажется очевидным, что эта техника должна быть направлена на излечивание генетических заболеваний. Но и здесь нужна осторожность. Великий физиолог И.П. Павлов еще 100 лет назад говорил, что болезни — это не наказание господне, это — лаборатория Создателя. Это формирование биоразнообразия, которое позволит выжить твоей семье, роду, племени, человечеству в каких-то других критических ситуациях. Поэтому нужно очень многое взвесить и принять решение с большой осторожностью, чтобы не навредить ни пациенту, ни нашему роду-племени. Вот такова моя позиция. Мне кажется, что все серьезные ученые относятся к этому взвешенно. Есть, конечно, некие увлеченные люди, которые готовы делать это хоть сейчас. На уровне изменения генома у человеческого эмбриона есть еще и этические и религиозные проблемы. Не думаю, что в нашей стране кто- либо готов решиться на подобную работу с эмбрионами. Это и небезопасно, и потребует договоренности в обществе, твердого знания того, что мы можем себе позволить и чего мы не должны себе позволять.
— А международные соглашения должны быть заключены?
— Они должны быть, но у разных национальностей, религий свои особенности. Например, у христиан уже с момента зачатия эмбрион считается особью, с которой следует поступать по тем же правилам, по каким и с родившимся человеком. А у китайцев до рождения эмбрион—не особь, не личность. С ним можно экспериментировать. В иудаизме свое толкование эмбриона, в исламе иное. А у нас многоконфессиональное государство, и этически безупречный, всех устраивающий закон принять очень трудно. А как это сделать на международном уровне? Поэтому ЮНЕСКО, а академик А.Г. Чучалин представляет там нашу страну по биоэтике, разрабатывает единые принципы. Сейчас во всех странах между философами, религиозными деятелями, политиками, учеными достигнуто согласие о запрете клонирования человека. Наша страна тоже подписала эту конвенцию. Нельзя множить копии одного и того же человека, даже если он самый гениальный или красивый. Это плохо закончится для общества, для популяции, всего человечества. Мы не знаем, как эти клоны поведут себя спустя десятилетия. Даже обычные лекарственные препараты, которые мы употребляем при заболевании, имеют 20 лет отсрочки. Через 20 лет каждый препарат проверяется, и если обследование тысяч людей показало, что он укорачивает жизнь, препарат изымается директивным решением. Это делается во всем цивилизованном мире. А уж что будет с измененными генами, клонами или химерными организмами, нельзя предсказать. А если будет плохо, куда мы их денем?
В последние десятилетия в этой области произошли великие открытия. Мне кажется, уместно сравнить их с обнаружением радиации в начале XX в. Тогда она была открыта как некое полезное свойство материи, и даже какое-то время французские дамы пудрились радием, потому что кожа становилась чистой, но потом они страдали лучевой болезнью. Все, что человек открыл, он рано или поздно применяет. Остановить это нельзя, но нужна известная осторожность. Долг специалиста — предупреждать об этом общество.
— У нас в стране в 2016 г. запретили использовать ГМО — генно-модифицированные организмы, а сейчас собираются редактировать геном человека. В этом нет противоречия?
— Тут аналогия уместна. Я знаю, что это может не встретить понимания утех, кто имеет твердую негативную точку зрения на ГМО. но вот в чем проблема: без генетически модифицированных растений людям не обойтись. Во всем мире правила относительно ГМО такие же. как для лекарственных препаратов. Если в магазине продают такую генно-модифицированную картошку, которая не гниет или долгоносик ее не ест, то она не вредна человеку, потому что ее проверили по таким же протоколам, как проверяются новые лекарственные препараты, и пришли к выводу, что вреда нет. В нашей стране, к сожалению, в 1990-е гг. не было условий для проведения подобных исследований. И многие люди испугались ГМО, причем справедливо. Надо следить за агротехникой. Есть нормы гербицидов, которые убьют все сорняки, но не убьют нужные нам растения. Однако если эти нормы значительно превышены. то избыток гербицида может накапливаться в пищевом продукте. Это уже не проблема генетиков, которые внесли эти гены. Никто никогда не доказал, что внесенный ген навредил человеку, употребившему этот продукт питания. Хотя это тоже надо каждый раз проверять. Я говорю об этом потому, что очень опасаюсь, как бы и с применением генно-клеточных методов в медицине не произошло такое же недоразумение. Нужно просвещать об этих методах как специалистов-врачей, так и общество.
Сейчас в США родители платят за страховку детей сумму, которая учитывает их дожитие до 100 лет. Там говорят, что тот, кто родился в XXI в., будет жить 100 лет. Почему? Из-за регенеративной медицины. Появляется надежда на создание «запасных частей» для тела человека. Выращивание органов, тканей может дать такой же эффект продления жизни, как было с антибиотиками в середине прошлого века.
— Это ведь очень дорогие технологии?
— Сегодня дорогие.
— Не получится ли, что ими смогут пользоваться только богатейшие люди и таким образом произойдет своего рода селекция человечества?
— Ваши опасения совершенно резонны. Поэтому я говорю, что в этой области нужна общественная договоренность, чтобы это не создало социального напряжения. Нужно учитывать и возможности медицины, и готовность общества.
— Если удастся с помощью этой медицины избавиться от самых страшных болезней, от чего люди будут умирать?
— Если люди не будут умирать, это будет конец жизни на Земле. Надо освобождать пространство новым поколениям, а они должны эволюционировать с учетом изменяющихся условий на Земле. Это очевидно. Но. похоже, есть некая программа жизни, заложенная в нас. В Библии написано, что человек может жить 120 лет. Видимо, так и есть. В некоторых регионах живут старики, которым 110, 115 лет, но нет 200-летних. Наверное, есть какой-то временной лимит, когда в организме накапливаются дефекты, с которыми система обновления уже не может справиться. Может быть, медицина немного продлит этот лимит, но она не устранит его полностью.
Жизнь так устроена, что уход организма предусмотрен эволюцией. Помимо биологических часов к этому отбору, наверное, причастны и эпидемии, а может и социальные конфликты. Я не хочу размышлять на эту тему, мы многого пока не знаем. Пока мы знаем только один лимитирующий жизнь закон: человеческая клетка способна делиться не более 50 раз, поскольку при каждом делении укорачивается ДНК, теряются жизненно важные гены.
— Расскажите, пожалуйста, о конгрессе по регенеративной медицине, который сейчас проходит в МГУ.
— Это четвертый конгресс. На него съехалось больше 1,4 тыс. человек из всех крупных городов России. Приехали из 18 зарубежных стран— США, Англии, Франции, Китая, из стран СНГ— Казахстана, Беларуси, с Украины. Это очень горячая, актуальная и интересная научная область. Живое общение и разговор об удачах и неудачах не менее важны, чем просто информация о результатах. У нас здесь интересные доклады. конкурсы молодых ученых, мемориальные симпозиумы в память о тех. кто был в начале этой науки. Молодежь, которая идет в науку, должна их знать. Но и общество должно знать о нас. Ученых нельзя обижать. Никто не знает, из какого исследования вырастет что-то нужное и великое. Может быть, это станет спасением для человечества. Или это будущая слава нашей страны. Поэтому надо очень уважительно относиться к тем людям, которые трудятся в лабораториях и честно развивают свою науку. Вдохновляет то. что нас не единицы, а сотни. И делаются сейчас очень достойные работы мирового уровня, как это было и в прошлом веке.
■
Беседовала Ольга Беленицкая
