О проекте молодого сотрудника ИЦиГ СО РАН, получившего грант от правительства региона
Если учёные и врачи смогут заменять больные участки хромосом на здоровые, это поможет миллионам людей, страдающих генетическими болезнями. Группа молодых учёных ИЦиГ СО РАН занимается исследованием, цель которого найти способы исправления мутаций в ИПС-клетках (стволовых клетках неэмбрионального происхождения) для применения в заместительной клеточной терапии. О том, как получают эти особые клетки и какие болезни с их помощью в будущем можно вылечить, нам рассказал руководитель проекта кандидат биологических наук Сергей Петрович Медведев.
Над новым исследованием «Разработка технологии исправления генетических мутаций в эмбриональных стволовых и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (ИПС-клетки)» С.П.Медведев трудится уже полгода. Он и его молодая команда работают в лаборатории эпигенетики развития, которой руководит доктор биологических наук, профессор Сурен Минасович Закиян.
Впервые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки мыши были получены в 2006 году группой японских исследователей. Это открытие стало прорывом в области клеточной биологии, потому что позволило получать клетки, схожие по свойствам с эмбриональными стволовыми клетками, не используя эмбрионы. «С помощью специальных молекулярно-генетических манипуляций можно практически из любых дифференцированных производных получить ИПС-клетки. Эта технология стала одним из наиболее ярких открытий последнего десятилетия в клеточной биологии», - объясняет исследователь.
Так, ИПС-клетки, которые получают из соматических тканей, стали альтернативой эмбриональным стволовым клеткам в заместительной клеточной терапии и изучении новых лекарственных средств. Эта технология открыла перед учеными новые перспективы исследования и лечения различных заболеваний человека.
Исследователи ИЦиГ отмечают, что множество групп по всему миру занимаются получением линий ИПС-клеток пациентов, страдающих наследственными заболеваниями. Но пока всё ещё не существует лечения против сотен врожденных и приобретенных болезней, обусловленных генными мутациями: спинальная мышечная атрофия, болезнь Паркинсона, амиотрофический боковой склероз и другие. Сейчас лечение заключается в многолетнем приёме дорогостоящих медикаментов, но это позволяет только временно блокировать симптомы. Технология получения аутологичных (из ткани самого пациента) ИПС-клеток позволит в перспективе не просто снять внешние проявления, но и лечить 
такие болезни.
Например, человеку с болезнью мозга нужны нейроны – в лабораторных условиях уже сейчас возможно получить культуру клеток от каждого конкретного пациента, например, путем биопсии кусочка кожи, затем их этой культуры получить ИПС-клетки, и затем их уже использовать для получения необходимых нейронов. «Ещё десять лет назад такое невозможно было даже представить» - отмечает исследователь.
По словам Медведева, конечная цель этого проекта - разработать технологию исправления генетических мутаций в ИПС-клетках и в эмбриональных стволовых клетках для использования в заместительной клеточной медицине. 
Современная молекулярная биология достигла такого уровня, что специалисты могут направленно менять в живой клетке участки с мутациями на здоровые. Эти манипуляции иногда называют «геномной хирургией». Однако широкомасштабное применение клеточных технологий требует разработки эффективных методов исправления мутаций в ИПС-клетках, а также исследования регенерационного потенциала клеток, их жизнеспособности и физиологического соответствия клеткам организма, которому требуется лечение, что невозможно без первоначальных и детальных исследований на модельных животных.
«Мы пытаемся такие способы разрабатывать на нашем модельном объекте – крысах Браттлборо. Это линия крыс, у которых наблюдается наследственная форма несахарного диабета. На генетическом уровне болезнь характеризуется наличием мутации в гене, который кодирует гормон вазопрессин. В рамках проекта наша команда хочет создать систему для исправления этой мутации у крыс, с помощью специальных молекулярно-генетических методов, и потом эти клетки, уже с исправленным генотипом, попытаться применить для лечения болезни. «Нам очень повезло, что в нашем институте есть такой модельный объект, эта линия крыс поддерживается и исследуется в лаборатории академика Людмилы Николаевны Ивановой совместно с которой мы трудимся над нашим проектом», - рассказал С.П.Медведев.
Прежде всего группа Медведева начала свою работу с получения линии эмбриональных стволовых клеток этих грызунов. Сейчас молодые учёные занимаются получением индуцированных плюрипотентных стволовых клетки крыс и построением генетических конструкций, которые и позволят заменять больной участок на здоровый. «Получение линий эмбриональных стволовых клеток, ИПС-клеток, их анализ, создание конструкций – это очень трудоёмкая работа. Каждый этап работы тщательно проверяется, отрабатывается», - отметил Медведев.
Все методы и технологии разработанные молодыми учёными ИЦиГ с использованием клеток животных, могут быть применены и на клетках человека. «На сегодняшний день целью нашей работы является разработка методических основ технологии исправления мутаций в клетках, чтобы они были пригодны для применения в области заместительной клеточной терапии», - сообщил руководитель проекта.
Ангелина Иванова
Фото 1 - из архива С. П. Медведева, 2, 3, 4 - автора.