Возврат назад - это рывок вперед? Загадки ДНК

                (наукелла Лженаука разнолика)

Очередной всплеск интереса к стволовым клеткам и ДНК возник 8 октября в связи с присуждением Нобелевской премии в области медицины или физиологии за 2012 год. Лауреатами стали британец Джон Гардон и японец Синъя Яманака. Из числа многих они признаны лучшими за исследования, благодаря которым, как утверждают учёные, «удалось повернуть вспять развитие клеток».

Целью «поворота вспять» не является повторное развитие оплодотворенной яйцеклетки, что бывает естественным путем только раз в жизни. Целью является переделка телесной клетки взрослого человека (например, клетки кожи) таким образом, чтобы она стала подобием оплодотворенной яйцеклетки, содержала эмбриональные стволовые клетки и позволяла вырастить нового человека – клона хозяина клетки. Более того, ученые надеются также на получение отдельных органов по их желанию для лечения и омоложения.

Клеток кожи – миллиарды. Сколько клонов можно создать заводским способом…
Грандиозная задача!

Вопрос в том,- действительно ли «Возврат развития клеток назад» – это выдающийся научный рывок вперед? И получится ли? Думаю, что нет – уж больно примитивна научная база, на что опираются надежды.

В естественных условиях (оплодотворенная яйцеклетка – зигота, является первой и единственной клеткой будущего ребенка. Содержащаяся в зиготе ДНК будет воспроизведена во всех телесных клетках., Зигота множится путем последовательных  делений. Процесс называется «дробление». В результате через неделю образуется бластула в виде однослойной сферы из клеток и формируется набор эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), которые размещаются внутри бластулы.

С двадцатой недели начинается формирование органов будущего ребенка. С каждым делением клеток (удвоением их количества) возрастает их специализация до тех пор, пока не будет достигнут окончательный результат – будут формированы и начнут функционировать все органы и системы нового индивида.
Между первой и двадцатой неделями решаются невообразимо сложные проблемы, например, как «воткнуть» во все органы нервы и кровеносные сосуды так, чтобы они образовали единые системы.

Своим решением Нобелевский комитет утверждает, что ученым удалось показать возможность решения задачи. А именно, что удалось искусственным путем аннулировать специализацию любой клетки зрелого организма и вернуть такую клетку в начало развития (в состояние, близкое к зиготе, с содержанием ЭСК), чтобы затем повторить развитие еще раз, теперь уже клона того человека, чья клетка была использована.

Нобелевский комитет на языке ученых сформулировал это достижение следующим образом: «Открытие возможности перепрограммирования зрелых клеток в плюрипотентные» [1].

Полученные клетки названы так: индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPSC). А процесс назван пере-программирование (индукция).

 Плюри означает много, а плюрипотентные – способные развиваться во множестве направлений, с приобретением клеточных специализаций различных органов.

 Другими словами, награда присуждена за получение индуцированных (искусственных) стволовых клеток, из которых можно будет в лабораториях вырастить ткани нужных органов человека и заменить ими больные.

Цель благородная – создание небывалых средств лечения и продления жизни – здоровой и активной, на годы и десятилетия. А, может быть, попутно клонировать человека, используя суррогатное материнство или особые инкубаторы (пять, десять, сотни копий гениальных людей или самого себя – тоже любимого и неповторимого).

Но получены ли искусственные стволовые клетки, или это только обещание? Увы, не получены. И вся шумиха вокруг – лишь неподтвержденное обещание. Бывает и такое!

                Теперь по существу

Пере-программирование означает, что ДНК каждой клетки уже была запрограммирована. Когда? Очевидно, что в процессе развития. Кем? Тоже очевидно – самым организмом. Как? И тут выясняется, что пока отсутствуют четкие определения объектов, понятий, явлений и терминов: «стволовая клетка»; «бластоциста» (в смысле генетики, а не эмбриологии); «пере-программирование» и другие: некоторые понимают и трактуют их по-своему.

Пример: известно, что настоящие ЭСК (эмбриональные стволовые клетки) образуются только и только после слияния яйцеклетки и сперматозоида. Есть ученые, которые считают стволовой клеткой сперматогоний (из него формируется сперматозоид, очевидно, что до оплодотворения). И удивляются,- разве нельзя считать их стволовыми?

Результаты неопределенностей и неверного понимания могут быть драматическими для пациентов – могут стоить им жизни. Это уже не шутка.

По идее, если существует пере-программирование, то до него должно происходить программирование ДНК клеток, иначе нечего будет пере-делать.
 
И тут выясняется. что искусственное пере-программирование не имеет ничего общего с естественным явлением «Программирование ДНК». Оно существует, открыто автором в 2010 году, представлено в одноименной монографии[3] и имеет четкое определение, чем и отличается от «пере-».

Определение: Программирование ДНК – это явление естественной, принудительной биохимической модификации ДНК половых и соматических клеток половыми гормонами.
Это точное и однозначное определение. Половые гормоны – в первую очередь, тестостерон и эстрадиол.

Принципиальное значение имеет то, что для реализации этого явления в нашем организме присутствуют специальные анатомические и физиологические системы регуляции работы генов, которые открыты и детально описаны автором. К числу частей системы генной регуляции относятся гемато-тестикулярный барьер и «плотный контакт» в яичке, а также отделы головного мозга! (гипофиз и гипоталамус).

Программа в классическом смысле представляет собой набор (последовательность) команд, определяющих очередность и тип выполняемых действий. Наиболее ясными являются простые (основные) команды: «да»; «нет». Например, «да» – ген работает; «нет» – ген не работает. Подобные команды в природе записываются на ДНК посредством биохимических реакций.

Программирование ДНК, соответственно, представляет собой процесс составления наборов (последовательностей) таких биохимических команд. Оно осуществляется естественным путем в каждом из нас, без нашего ведома и сознательного участия.
Пере-программирование ДНК к гормонам отношения не имеет.

Яманака осуществляет его путем введения в клетку факторов транскрипции (комплекс из 4-х факторов, именуемый "коктейл Яманаки"). В результате транскрипции он получает копию ДНК, называемую РНК (это рабочая копия для синтеза белка).

По методу Яманаки таких РНК-овых копий внутри оболочки одной и той же клетки набирается множество, потому что генов числится 28 тысяч. Называет он их ИПСК.
В принципе, его личное дело обозначить полученный продукт как желает, только он обязан доказать, что они являются: а) стволовыми; б) плюрипотентными. К тому же, раз каждая естественная ЭСК имеет собственную оболочку, то все РНК в одной оболочке – уже аномалия.

Итог: ему  не удалось доказать ни то, ни другое. До сих пор не удается всем его последователям!

На рис. 1 (выше текста) представлена схема, показывающая последовательность развития в естественных условиях и тот результат, которого можно достигнуть искусственно – путем индукции (введения генов транскрипции).

Рис. 1 - Схема естественного развития (оплодотворение, зигота, бластоциста и стволовые клетки, плод, зрелые клетки), а также индукцию IPSC из зрелых клеток (правая нижняя часть, обозначена пунктиром). При индукции зигота и эмбриональные стволовые клетки не образуются, а IPSC может быть условно плюрипотентной, без перспектив нормального развития и органогенеза (формирования органов).

В естественных условиях образованию зиготы предшествует целая гамма событий, из которых наиболее важным в рассматриваемом контексте является программирование ДНК (ДНК-Прог, то есть, настройка нужных генов (метилирование и гидроксилирование), обеспечивающих нормальное развитие) сперматозоида и яйцеклетки, которое происходит в гемато-тестикулярном барьере с "плотным контактом" между клетками Сертоли в яичке, и яйцеклетке.

Схема на рис. 1 демонстрирует разницу между естественным путем развития
Перепрограммирование по замыслу лауреатов означает аннулирование скачком дифференцировки (специализации) клеток и возврат к началу эмбрионального развития, когда не было никакой специализации, а были ЭСК. Но тогда и зиготы уже не стало, она превратилось в бластулу!

Значит, зигота и ЭСК являются разными стадиями развития и не присутствуют одновременно. Почему важно это отметить? 

Важно, потому что у зиготы одно ядро с хромосомами, а у бластулы много, по числу ЭСК: соблюдается принцип "стволовая клетка-ниша". Число ЭСК строго лимитировано, а по методу Яманаки - нет.

Кроме того, в клетке  Яманаки одно ядро, как у зиготы, а также есть СК, то есть, нарушены последовательность стадий развития и требуемое количество ядер.
Примечательно – перепрограммирование может осуществиться после  "стирания" естественного метилирования/гидоксилирования то есть, программирования ДНК. А транскрипция (копирование гена) - это следующий после программирования ДНК этап.

Программирование ДНК осуществляется:
1) до образования зиготы – оно происходит в сперматоците и яйцеклетке [3].  Программирование ДНК предопределяет, каким будет геном будущего ребенка, основные его качества – таланты, здоровье, характер, сходство с матерью или отцом, наследственные заболевания, яркость проявления тех или иных признаков у ребенка и прочее. Это диктуются программированием ДНК половых клеток. И является фундаментальным явлением природы.

Нобелевская работа не затрагивает до-зиготного периода, а касается уже сформированного генома зрелой клетки. Тем не менее, важно знать о нем, потому что частью этого феномена является метилирование ДНК. А проблема метилирования наукой пока решена не полностью.
Например, недавно автору удалось показать новое явление:
     "Половой Диморфизм" генов и метилирования ДНК.
Это  свежий, актуальный и интересный результат в генетике (эпигенетике).

2) в процессе онтогенеза (развития индивида):
Здесь оно задает каждый шаг работы генов. Поэтому дифференцировка клеток не обходится без него.

Рис 1. показывает, что индуцированная клетка Яманаки не имеет выхода к естественным образованиям, а стоит особняком как самостоятельное образование. Как такая клетка поведет себя в организме пациента, неизвестно.

    Вывод. В целом, IPSC Яманаки являются химерами, которые не в состоянии, ни обеспечить клонирования человека и органов, ни выполнить прочие обещания авторов "открытия". Но будучи химерами, при введении пациенту они в состоянии вызвать различные осложнения. По сообщению Яманака, годной для клиники может оказаться одна клетка из 10 тысяч.
Это недопустимо ненадёжный результат.

   Открытые автором явления и новые представления о биологии человека явно указывают на существенное отставание современной официальной наки. Может оно и к лучшему.

Примечание 28/01/2024: С. Яманака назначен руководителем созданной несколько лет назад в Калифорнии лаборатории "Altos Labs". Годовая зарплата каждого сотрудника - миллион долларов. Пока обещанная "хорошая наука" не создана.

Литература:
1. Выдающиеся перепрограммисты
http://www.lenta.ru/articles/2012/10/08/iscnobel/                8.10.2012
2 Берсенёв А.В. Журнал «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия» № 2
по материалам Science 2005; 309: 1369-1373
Эмбриональная стволовая клетка обладает способностью репрограммировать ядро взрослой соматической клетки. 03.03.2008
3 Гелецян С.Г. Программирование ДНК. Монография. М.; МГОУ; 2010; 227 с. ил.