Исследования стволовых клеток: клонирование, терапия и научное мошенничество

Исследования стволовых клеток (СК) вызвали в мире чрезмерный ажиотаж, всеобщий интерес и небывалые дебаты. События 2005-2006 гг. отразили взлет и падение карьеры южнокорейского ученого Ву-Cук Хванга, претендовавшего на первенство в клонировании линий эмбриональных СК человека. Средства массовой информации (СМИ) поведали всему миру о драматических событиях, превративших торжества по поводу потенциального использования СК в лечении болезней человека в дисциплинарные меры, направленные против опозоривших себя ученых. В статье кратко изложены результаты исследований по проблеме СК и события, связанные со скандалом вокруг имени Ву-Cук Хванга.

Ни одна область науки не вызывала столь пристального общественного интереса и такой научной полемики, как исследования СК. Благодаря разработкам линий СК человека, в последние годы в СМИ появились заявления о «прорыве» в терапии, вплоть до возможности исцеления широкого спектра недугов – от заболеваний сердца и сахарного диабета до нейродегенеративных расстройств. В марте 2004 г. южнокорейские ученые сообщили миру о получении линии эмбриональных стволовых (ES) клеток человека с генотипом, идентичным донорским клеткам, путем переноса генетического материала соматических клеток (SCNT) [1]. В июне 2005 г. была опубликована другая статья этой же группы ученых, в которой заявлялось о получении 11 генетически идентичных клеточных линий, взятых от пациентов с поврежденным спинным мозгом и другими заболеваниями [2]. В том же году в атмосфере ажиотажа, созданного вокруг этой работы, южнокорейская почтовая служба выпустила специальную почтовую марку (см. рис.), в ознаменование надежд на использование результатов этого исследования для излечения повреждений спинного мозга и других тяжелых заболеваний. По иронии судьбы, вскоре после выпуска марки, результаты исследований, описанные в обеих работах Ву-Сук Хванга и соавт. [1, 2], были дискредитированы. Внимание СМИ к скандалу не ослабевало в течение нескольких месяцев, что лишь подливало масла в огонь дискуссии, разгоревшейся вокруг исследований СК.
СК обладают уникальными свойствами [3]. Во-первых, для них характерна способность к самообновлению за счет неограниченного деления с образованием генетически идентичных дочерних клеток. Во-вторых, они способны дифференцироваться практически в любые типы клеток организма. Именно эти их особенности и привлекают внимание ученых. Стволовые клетки являются идеальным объектом для исследований, направленных на изучение онтогенеза и нарушений развития организма. Их способность дифференцироваться в нормальных условиях в любой тип клеток организма позволяет надеяться на разработку методики клеточной терапии, которую можно было бы применить в клинической практике при самых различных заболеваниях [3].

Рисунок. В Южной Koрее в знак «прорыва» в лечении с использованием СК была выпущена почтовая марка тиражом 1,6 млн экз. стоимостью 220 вон. Слева на марке изображен первый этап процедуры передачи ядерного материала соматических клеток, используемого для создания СК с целью терапевтического применения; справа – отражены этапы улучшения состояния пациента с повреждением спинного мозга (от инвалидной коляски до самостоятельного передвижения), являющиеся результатом трансплантации СК. Новостной релиз, опубликованный почтовой службой Южной Кореи для анонсирования выпуска новой специальной марки, получившей название «Успешное создание человеческих клонированных эмбриональных стволовых клеток», сообщал следующее.
В феврале 2004 г. профессор Ву-Сук Хванг и его исследовательская группа впервые в мире успешно осуществили клонирование эмбриональных СК человека. Этот факт ознаменовал появление качественно нового этапа лечения болезней, ранее считавшихся неизлечимыми и причинявших бесчисленные человеческие страдания. В международном сообществе возникли дискуссии этического плана, поскольку стало возможным клонирование человека (при имплантации клонированных эмбрионов в матку). Клонированные эмбриональные СК не вызывают реакции иммунологического отторжения при трансплантации пациентам, поскольку их получают из собственных соматических клеток реципиента. Это дает надежду на излечение многим людям, страдающим заболеваниями сердца, болезнями Паркинсона и Альцгеймера, сахарным диабетом, повреждениями спинного мозга и другими недугами. 
Вследствие ожесточенных дебатов, либо с призывами к полному запрету клонирования эмбриональных СК человека, либо к одобрению его ограниченного использования для лечения болезней, в 2004 г. ООН приняла решение: правительство каждой страны должно определяться на этот счет по своему собственному усмотрению.

СК также могут классифицироваться по их способности к дифференцированию [3]. Такие полипотентные клетки, как гемопоэтические СК, могут дифференцироваться в клетки эритроидного, лейкоцитарного и мегакариоцитарного ростков.
Полипотентные клетки теоретически способны дифференцироваться в любой тип клеток организма. Существует три типа линий полипотентных СК человека:
1. Эмбриональные ES-клетки, получаемые из внутренней клеточной массы бластоцисты эмбрионов перед имплантацией.
2. Эмбриональные клетки, забор которых произведен из тестикулярных карцином.
3. Эмбриональные герминативные клетки, полученные из примордиального зародышевого листка эмбрионов после имплантации [3].
В 1998 г. Томсон и соавт. [4], используя различные типы сред и условий культивирования, продемонстрировали, что ES-клетки человека способны дифференцироваться во многие типы зрелых клеток, включая нервные, мышечные, костные, а также инсулярные клетки поджелудочной железы. Результаты последующих исследований показали, что ES-клетки человека могут целенаправленно дифференцироваться во многие типы клеток (клетки нервной ткани, инсулинсекретирующие клетки, кардиомиоциты, кроветворные клетки, эндотелиоциты, остеобласты и гепатоциты) [5].
В 2002 г. Wichterle и соавт. [6] продемонстрировали, что ES-клетки мыши могут быть индуцированы для развития в моторные нейроны спинного мозга, и затем мигрировать в место их соответствующего расположения в вентральном роге спинного мозга развивающихся куриных эмбрионов. Некоторые клетки были способны даже формировать аксоны, участвующие в образовании нейромышечных синапсов в области развивающихся конечностей. Возможно, что когда-нибудь этот тип исследования может быть применен в экспериментах со CК человека. Однако для того, чтобы клеточная терапия с использованием СК человека стала реальностью, придется преодолеть множество препятствий [5]. Например, такие вопросы, как «доставка» клеточного материала в органы назначения и безопасность применения данной методики, требуют тщательного изучения. Существует риск передачи возбудителей различных заболеваний от животных, поскольку линии СК человека обычно культивируются на таких продуктах животного происхождения, как мышиные питательные среды и сыворотка бычьей крови [5]. CК по своей природе способны к неограниченному делению, поэтому необходимо разработать надежные методы исследования на предмет отсутствия у них онкогенного потенциала или иных патогенных свойств. Другим серьезным препятствием для применения ES-клеток с лечебной целью является риск развития иммунного отторжения, существующий в связи с тем, что потомство СК будет содержать на своей поверхности те же антигенные маркеры, что и клетки органов, обычно используемых для трансплантации [5]. Методом, позволяющим преодолеть это препятствие, является SCNT.
SCNT – это первый шаг в процессе клонирования. Удачный пример клонирования млекопитающих, получивший всемирную известность как в научной среде, так и среди общественности – овца Долли. Использование SCNT для создания генетически и иммунологически совместимых полипотентных СК с лечебной целью получило название терапевтического или исследовательского клонирования [3]. Метод SCNT включает перемещение ядра зрелой соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки, из которой было удалено ее собственное ядро. Затем стимулируется деление яйцеклетки, и все хромосомы в ES-клетках, полученные в результате извлечения из бластоцисты, будут идентичны таковым в донорском ядре.
Если донорское ядро было взято из клетки пациента, то клетки, полученные в результате деления, будут генетически и иммунологически идентичны данному субъекту. Следовательно, теоретически таким образом можно преодолеть проблему иммунного отторжения, возникающую при использовании клеточной терапии [7]. Это одна из причин, по которой исследования южнокорейских ученых [1, 2] вызвали такой ажиотаж. Хванг и соавт. были первыми, кто показал возможность эффективного применения терапевтического клонирования для получения линий ES-клеток человека. Вполне реальной представлялась возможность получения модели для изучения заболеваний человека. Практическое применение метода пересадки СК выглядело чрезвычайно перспективным [8].
К сожалению, вскоре после публикации в июне 2005 г. статьи Хванга и соавт. [2] в СМИ стали появляться заявления об этических нарушениях и научном мошенничестве. Хванга обвинили в том, что он платил некоторым женщинам за использование их яйцеклеток и даже получал донорские яйцеклетки от участниц его собственной исследовательской группы. Затем были подвергнуты сомнению подлинность образцов в исследовании 2005 г., и его результаты. Прозвучали требования провести расследование, и, в конечном итоге, под давлением группы молодых исследователей, работающих в Сеульском национальном университете (SNU), был создан комитет для рассмотрения указанных обвинений.
В январе 2006 г. был опубликован итоговый отчет комитета SNU по расследованию данного инцидента [9]. Ученые пришли к заключению, что результаты, представленные в обеих статьях Хванга и соавт. [1, 2], были сфабрикованы, и исследователей обвинили в недостойном научном поведении. Фактически линии ES-клеток человека, предположительно созданной методом SCNT в исследовании 2004 г., не существовало, как не было и какой-либо из предполагаемых пациент-специфических клеточных линий, о которых сообщалось в исследовании год спустя [10]. 20 марта 2006 г. Ву-Сук Хванг был уволен из SNU. Ему было запрещено занимать государственные должности в течение 5 лет, он получит только половину причитающейся ему пенсионной суммы; шесть других соавторов его статей отделались более легкими взысканиями [11]. Хотя SNU и применил наиболее жесткую из возможных санкций в отношении исследователей, расследование этого инцидента продолжается на национальном уровне. В мае 2006 г. Ву-Сук Хвангу было предъявлено обвинение в мошенничестве и присвоении чужих средств, включая растрату 2,8 млрд вон (2,91 млн долл. США) из государственных фондов и частных взносов [12]. Если его вина будет доказана, он может быть приговорен к 10 годам тюремного заключения. Его также обвинили в нарушении законов биоэтики, за что тоже он может быть осужден на три года лишения свободы.
Скандал вокруг имени Ву-Сук Хванга обострил уже бушующий спор, связанный с нарушением научной этики. Создание линий ES-клеток человека подхлестнуло дискуссию о факте уничтожения избыточных человеческих эмбрионов в методиках оплодотворения in vitro [7]. Метод терапевтического клонирования требует создания человеческих эмбрионов, которые затем подлежат уничтожению после забора ES-клеток на стадии бластоцисты. Тот факт, что эти эмбрионы теоретически могли бы развиться во взрослые клонированные человеческие особи, вызывает еще большее беспокойство. Моральные аспекты использования эмбрионов являются серъезной этической проблемой, подогреваемой дебатами, в том числе среди широкой общественности, в научной среде, в СМИ, а также в различных религиозных группах, что требует от государственных органов разных стран принятия нормативно-правовых актов, регулирующих проведение исследований СК [7].
Например, в США ни один из федеральных фондов не может быть использован сегодня для поддержки исследований на человеческих эмбрионах. Это требование распространяется и на эмбрионы, хранящиеся в настоящее время в клинических центрах, занимающихся программами оплодотворения in vitro, а также на эмбрионы, которые могут быть получены методом SCNT [7]. Тем не менее допускается федеральное субсидирование исследований для ограниченного количества клеточных линий, созданных до заявления, сделанного президентом США Джорджем Бушем в августе 2001 г., и многие центры могут получить финансирование для испытаний СК из государственных или частных источников [7]. В Канаде в июне 2005 г. Институтом исследований в области охраны здоровья издано обновленное руководство по исследованию СК [13]; однако, как и в США, не разрешено федеральное субсидирование для создания человеческих эмбрионов с использованием SCNT. Вместе с тем есть и отличие от законодательства США – допускается финансирование исследований СК на эмбрионах, созданных для репродуктивных целей, но потребность в которых отпала. Это возможно при условии, если доноры гамет дают добровольное и информированное согласие и не получают никакого вознаграждения. В Канаде и в США, как и в большинстве стран мирового сообщества, запрещено использование СК человека с целью репродуктивного клонирования.
Некоторые ученые утверждают, что государственные ограничения на исследования СК, имеющие место в США и других странах, могут привести к событиям, аналогичным южнокорейскому скандалу. Это будет способствовать появлению хорошо финансируемых ученых – потенциальных мошенников, подобных Хвангу, которые будут стремиться заполнить пустоту, образованную отсутствием легитимных исследователей [8]. Следовательно, возможное федеральное субсидирование должно сопровождаться надзором, способным сдерживать появление подобных исследователей. Эксцентричные заявления об успешном клонировании человека, наподобие тех, которые были сделаны в 2002 г. компанией «Клонейд», финансируемой сектой раэлитов, хотя и неправдоподобны с научной точки зрения, но, тем не менее, напоминают о том, что клонирование и исследование СК продолжаются в тех странах мира, где такие процессы не урегулированы законодательно. Вероятно, подобные истории, наряду с другими потенциально более правдоподобными заявлениями, и подтолкнули Хванга и его соавторов к преждевременному опубликованию результатов своей работы о получении ES-клеток человека методом SCNT [8]. Впрочем, ученые из Южной Кореи, в том числе и из SNU, отчасти могут порадоваться тому, что в их учреждении выполняются и легитимные исследования СК. Так, в апреле 2006 г. отмечали первую годовщину со дня рождения Снуппи – первой собаки, клонированной из взрослой соматической клетки [14]. Ее появление на свет стало результатом единственного эксперимента Хванга, официально признанного комитетом по расследованию SNU [9].
Медицинские образы, подобные изображенному на южнокорейской марке, будут создаваться и в дальнейшем. Хочется надеяться, что они смогут отразить истинные научные открытия и достижения медицины и «не потускнеют» в результате скандалов, подобных тому, который возник вокруг работы Хванга и его соавторов. Авторитетные и заслуживающие доверия ученые продолжат работу в области исследования СК и, несомненно, достигнут замечательных результатов. Вероятно, исследования СК когда-нибудь сделают возможным появление образа ребенка с сахарным диабетом 1-го типа, выбросившего инсулиновый шприц, или актера Майкла Джея Фокса, продолжившего свою кинематографическую карьеру после многолетней борьбы с болезнью Паркинсона, и это будет соответствовать действительности. Пока же научное сообщество должно продолжать свою работу по исследованию СК под беспрецедентным контролем со стороны общественности.

* Clinical Genetics 2006: 70: 302-305

Список литературы находится в редакции