Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает

Действует ли эпигенетика на эмбриональные клетки так же, как и на человека? Могут ли эти клетки изменить свой потенциал из-за внешних факторов, которые каким-либо образом воздействуют на них?
Априори дела обстоят следующим образом: доказано, что окружающая среда влияет на эпигенетику эмбриональных клеток. То есть профиль метилирования ДНК (одной из классических эпигенетических меток) выращенных в лабораторных условиях клеток подвержен воздействию внешних факторов.
Возможно ли в связи с этим создать новые стволовые клетки, которые смогут превратиться в органы, или это все еще из области научной фантастики?
Во взрослом организме существует огромное количество клеток и тканей, не способных регенерироваться, и всего несколько стволовых клеток, способных изменяться в конкретные ткани, например сателлитные мышечные клетки, которые регенерируют поврежденную мышцу (но только в молодом организме, не в постаревшем), или гемопоэтические стволовые клетки, которые производят кровяные клетки.
Поэтому открытие допустимого источника стволовых клеток стало бы поворотным моментом для решения многих медицинских проблем, связанных с отсутствием регенерации, и предоставило бы целый ряд возможностей для регенеративной медицины. Представим на минуту, что бы это означало для пациентов: пережившие инфаркт могли бы рассчитывать на стволовые клетки, которые трансформировались бы в сердечную мышцу, клетки поджелудочной железы стали бы доступны для больных диабетом, даже для лечения спинного мозга нашлись бы нервные клетки.
 
Плюрипотентная клетка — клетка, потомки которой могут давать начало практически всем органам и тканям, за исключением экстраэмбриональных (например, плаценты).
 
На данный момент — мы не устанем это повторять — существуют этические, законодательные и методологические ограничения, связанные с получением стволовых клеток для этих целей. Но в долгосрочной перспективе это может стать лучшим лечением для тех серьезных заболеваний, которые мы только что перечислили, и многих других, так как, помещая стволовые клетки в определенную среду (что отражается на их эпигенетике), мы смогли бы дифференцировать те типы клеток, которые интересуют нас в каждом конкретном случае.
И все же, обсуждая эту тему, важно помнить, что одно дело — заполучить клетки и совсем другое — воспроизвести ткани и мышцы, которые являются структурами высокой сложности. Сегодня существует множество исследовательских групп, которые работают над регенерацией органов ex vivo (вне организма).
Возможно ли будет в будущем управлять стволовыми клетками внутри человека, используя только «целевые лекарственные препараты»?
Скорее всего, да, так как медицинские технологии движутся в очень многообещающем направлении. Ярким примером является изучение лекарств с магнитными частицами, которые с помощью магнитных полей направляются в поврежденные зоны организма.
Эта технология — не только пример, демонстрирующий, как происходит развитие в этой области. Кто знает, может, в ближайшем будущем ученые смогут производить стволовые клетки и направлять их в те места организма, где необходима регенерация, чтобы вызвать их дифференцировку.
  
Глава 3
 
Эксперименты Второй мировой войны в Голландии
 
Чему нас научила голодная зима 1944 года
 
В области научных исследований существуют некоторые непреодолимые границы, которые препятствуют их прогрессу. В предыдущей главе мы уже говорили об этических и законодательных ограничениях реализации всех возможностей, которые могло бы предоставить клонирование. Точно так же существует множество других экспериментов, которые безопасным образом доказали бы некоторые биологические теории, но по моральным причинам их невозможно осуществить на людях. Надеемся, так оно и будет во веки веков. Эти ограничения, эта идея «не выходить за рамки» особенно применимы в области генетики и, в частности, в изучении наследования признаков, приобретенных через эпигенетические модификации, которые передаются следующему поколению.
 
Для того чтобы вам не показалось, что мы строим невразумительные теории с непонятными терминами, перейдем к конкретному примеру, который должным образом продемонстрирует полемику, о которой идет речь. Вот один из вопросов, которые ученый может задать себе: действительно ли изменения, происходящие с ребенком, если с ним плохо обращаются в детстве, превращают в агрессивного взрослого не только его самого, но и его потомков? Речь идет о теме, интересной с точки зрения исследователя, и ответ был бы чрезвычайно полезен. Без сомнения, если с помощью науки можно было бы решить этот вопрос, было бы известно куда больше о механизмах, которые вызывают агрессию и жестокость, что внесло бы значительный вклад в их предотвращение и искоренение.
Однако этот вопрос так и останется без ответа в течение долгого времени, потому что, естественно, ни один исследователь-человек никогда не взялся бы проводить подобные эксперименты на людях, поместив ребенка в заведомо плохие условия, чтобы исследовать изменения в его мозге и у его потомства!
Но иногда история человечества становится непередаваемо жестокой и порождает возможности, которые позволяют исполнить данные эксперименты, о которых мы никогда не осмелились бы даже подумать. Они известны как «естественные эксперименты», в которых одна переменная неожиданным образом меняется, так что позднее можно изучать последствия этого изменения, чтобы крупномасштабно исследовать возможные проблемы со здоровьем.
Один из таких случаев связан с приобретенным признаком, переданным по схеме эпигенетического наследования. Случилось это в Нидерландах в последние годы
Второй мировой войны. Виноваты были, и по-другому быть не могло, нацисты.
  
Голландский голод: случай в эпигенетике
 
В конце 1944 года в Голландии наступила суровая холодная зима. Вторая мировая война была уже на исходе: вражеская немецкая армия отступала, побежденная в большей части Европы, фатальной для нее оказалась высадка войск в Нормандии, а союзники продвигались на всех фронтах. После освобождения Бельгии и юга Голландии следующим шагом было освобождение оккупированного севера, но помешал неожиданный провал операции Маркет Гарден, целью которой было вернуть контроль над мостами через Рейн. Ответный удар не заставил себя долго ждать. В качестве наказания за восстание профсоюзов, которые бастовали, требуя конца оккупации, нацисты наложили тотальное эмбарго на продовольствие — совершенно жестокий и преступный способ возмездия — и перекрыли все дороги, в том числе железные. Более того, при отступлении они взорвали шлюзы, которые сдерживали воду и защищали поля и плодородные земли (напомним, что большая часть Нидерландов находится ниже уровня моря). Затопленные участки стали непригодными для земледелия. Единственным способом доставить продовольствие населению были судоходные каналы, использовавшиеся для грузовых и пассажирских перевозок, но они были скованы льдом из-за суровой зимы, самой холодной за столетие. Не зря ей дали имя Hongerwinter («голодная зима»). Сейчас можно было бы сказать, что Голландию накрыл «идеальный шторм»: все неблагоприятные факторы, как военные, так и климатические, совпали и привели к катастрофе, затронувшей гражданское население.
С сентября 1944 года жителей городов Северной Голландии настиг голод, который можно описать только словом «зверский», так как он стал непосредственной причиной смерти двадцати тысяч человек, а еще несколько тысяч умерли в течение этого периода или некоторое время спустя из-за болезней, вызванных недостатком питания. Случаи голода во время голландской зимы и осады Ленинграда — самые жестокие на Старом континенте за всю историю XX века.
Нужда и отчаяние достигли такого градуса, что жители Амстердама, Роттердама и Арнема отваживались, несмотря на опасность, проходить по полям и грунтовым дорогам десятки километров, прячась от немцев и преодолевая собственную слабость, чтобы добраться до сельскохозяйственных районов и достать что-нибудь поесть в обмен на какие-нибудь ценности. Однако и крестьян трудности не обошли стороной: запасы зерна истощились до того, как они успели собрать новый урожай, а поля оставались затопленными.