23 июля 2009 года экспериментальное исследование китайских ученых Ци Чжоу и других было опубликовано онлайн в журнале Nature, ведущем научном журнале мира, вызвав глобальную сенсацию. Исследование было названо одним из десяти лучших результатов фундаментальных исследований в Китае в 2009 году, а также вошло в десятку лучших медицинских достижений 2009 года по версии журнала Time, международного авторитетного СМИ. Что же это за исследование такое убедительное? Все начинается с исследования стволовых клеток, которое сейчас процветает во всем мире.
Что такое стволовые клетки? Стволовые клетки переводится с английского как «Stem cells». Stem» означает «ствол» и «происхождение», подобно стволу дерева Как ствол дерева может отращивать ветви, листья, цветы и плоды, так и стволовые клетки обладают мощным потенциалом длительного самообновления и множественной дифференциации. Стволовые клетки могут делиться симметрично на две новые дочерние стволовые клетки или две функциональные клетки, или асимметрично на одну дочернюю стволовую клетку и одну функциональную клетку. При определенных условиях стволовые клетки могут дифференцироваться в различные типы зрелых клеток, поддерживая тем самым динамический баланс роста и спада в тканях и органах, поэтому стволовые клетки являются «прародителями» всех 220 видов клеток, составляющих человеческое тело. Стволовые клетки — это своего рода «потенциальные таланты», подобно новорожденному ребенку, у которого нет специализированных талантов, но благодаря обучению и культивированию они вырастут в «специализированные таланты» с одним навыком и смогут дифференцироваться во многие виды человеческих клеток. После завершения дифференциации определяется «профессия» этих клеток. Поэтому «будущее» стволовых клеток имеет неограниченные возможности по сравнению с обычными клетками организма.
Стволовые клетки могут производить все ткани и органы в организме, так откуда же берутся эти удивительные стволовые клетки? Исследования показали, что стволовые клетки могут происходить из эмбриональных и плодных тканей, известные как эмбриональные стволовые клетки, или из постнатальных органов и отдельных тканей взрослого человека, известные как взрослые стволовые клетки.
Эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в плодные или человеческие клетки различных тканей при соответствующих условиях и известны как плюрипотентные стволовые клетки. Исследования показали, что эмбриональные стволовые клетки человека могут восстанавливать поврежденные органы, а в 2007 году ученые продемонстрировали, что пересадка клеток сердечной мышцы, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека, крысам с заболеваниями сердца помогла восстановить сердечную мышцу и улучшить работу всего сердца. Это было первое убедительное доказательство того, что эмбриональные стволовые клетки могут быть использованы для лечения сердец, поврежденных инфарктом миокарда или болезнью сердца. Из-за «универсальной» природы эмбриональных стволовых клеток технически оптимальным является использование эмбриональных стволовых клеток для культивирования человеческих тканей и органов для лечения заболеваний. Однако, поскольку эмбриональные стволовые клетки человека получают из эмбрионов, некоторые люди считают, что «уничтожение эмбриона — это уничтожение жизни», и поэтому использование человеческих эмбрионов для исследования эмбриональных стволовых клеток является неэтичным и категорически противопоказано религиозными общинами, поэтому правительства многих стран не одобрили исследования эмбриональных стволовых клеток человека. Поэтому ученые пытаются найти альтернативу.
В 2007 году ученые из Киотского университета в Японии и Висконсинского университета в США успешно преобразовали обычные фибробласты кожи в стволовые клетки, названные индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, или сокращенно iPS-клетками. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обладают свойствами, сходными с эмбриональными стволовыми клетками, и в то же время их источник удобен — требуются только соматические клетки эпидермиса и других тканей, что позволяет избежать этических проблем, с которыми сталкиваются исследования эмбриональных стволовых клеток, и быстро стало горячей точкой для исследований стволовых клеток. Ученые продолжают исследовать, обладают ли iPS, как и эмбриональные стволовые клетки, всемогуществом дифференцировки и развития. В 2009 году Ци Чжоу и др. сообщили, что iPS, индуцированные клетками кожи экспериментальных мышей, можно выращивать в здоровых мышах и успешно производить здоровых мышей второго и третьего поколения. Наши ученые заняли важное место в исследованиях iPS, проведя эксперименты, которые неоспоримо демонстрируют тотипотентность iPS.
В дополнение к эмбриональным стволовым клеткам, в тканях и органах взрослых людей существует еще один тип взрослых стволовых клеток. Эти стволовые клетки также могут обновляться со временем и генерировать взрослые клетки с определенной морфологией и специфическими функциями. Основная функция взрослых стволовых клеток заключается в поддержании определенной степени динамического клеточного гомеостаза и замене клеток, погибших в результате травмы или болезни. Например, каждый день в организме часть лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов умирает от старости, но наши обычные показатели крови всегда поддерживаются на нормальном уровне, и эту стабильность поддерживают кроветворные стволовые клетки в костном мозге (около менее 1% мононуклеарных клеток костного мозга). Существуют также мезенхимальные стволовые клетки костного мозга, которые составляют от 0,01% до 0,001% одноядерных клеток костного мозга, и их регулируют таким образом, чтобы они были направлены на дифференцировку в кости, хрящи, адипоциты и т.д.