Помоги проекту - поделись книгой:
В 1970-х годах XX века ученые впервые выделили подтипы Т-клеток. Наиболее известны из них клетки Т4 и Т8: первые выполняют вспомогательную функцию при выработке антител, а вторые — функцию супрессора и запускают в действие иммунитет. Клетки Т4 станут печально известными в 1981 году как иммунные клетки, специфически пораженные вирусами ВИЧ, или СПИДа. Затем было достоверно доказано, что отсутствие клеток Т4 приводит к серьезным инфекциям и смерти.
А между делом в 1960-х и 1970-х годах была разработана концепция об аллергии и гиперчувствительности, в которой B-лимфоциты и некоторые антитела в крови (например, иммуноглобулин E, сокращенно
Одним из самых революционных открытий того времени стало производство специфических антител в лаборатории. У большинства людей в крови есть так называемые гамма-глобулины — набор из тысяч типов антител, остатков прошлых инфекций и иммунных реакций, — которые организм использует при любых последующих инфекциях. Они создаются клетками памяти и остаются с нами на всю жизнь. Однако случается, что вырабатывается слишком мало антител одного конкретного типа или их выработка подавлена, поэтому они не станут эффективной защитой.
Лабораторное производство моноклональных антител, нацеленных на один специфический антиген (иными словами, направленный только на специфические бактерии, вирусы или опухоли), подарило впечатляющие перспективы лечения не только инфекций, но и опухолей. В XXI веке эти антитела, так называемые волшебные пули против опухолей, уже стали обычным явлением.
С начала XX века многие ученые задавались вопросом, как образуется кровь. Благодаря публикациям Неймана в Германии и Бидзодзеро в Италии в 1868 году стало ясно, что кровь возникает в костном мозге полых костей. Помимо красных и белых кровяных клеток были, по-видимому, также клетки-предшественники, более молодые и мощные.
На рубеже веков американец с немецкими корнями Алвин Макс Паппенхеймер пришел к выводу, что костный мозг — это единственный общий предшественник для всех клеток, в то время как друг и коллега этого ученого Пол Эрлих упорно утверждал, что их по крайней мере два. Это и вдохновило русских во главе с Александром Максимовым изобрести термин «стволовая клетка» в 1909 году. Но как костный мозг узнавал, какие клетки при каких обстоятельствах (анемии, инфекции, кровотечении) производить?
История эритропоэтина, или EPО, восходит к 1906 году. Два парижских доктора, Пол Карно и Клотильда-Камиль Дефландр, опубликовали сенсационные результаты: они провели исследование, при котором почти обескровили кроликов (считай, оставили их истекать кровью), а потом спасли путем введения небольших количеств плазмы от здоровых кроликов. Этот предположительно ответственный компонент в здоровой плазме они назвали «гемопоэтин», от
Теперь мы знаем, что их публикация была основана на невозможных данных. В качестве терапии они не только использовали очень небольшое количество плазмы (где не было достаточного количества гормона), но и описали впечатляющий эффект выработки крови в течение нескольких часов после инъекции…
Даже при современных кроветворных агентах костному мозгу требуется несколько дней, чтобы произвести зрелые эритроциты. Неудивительно, что никто не сумел повторить результаты в течение почти пятидесяти лет, но семена этой идеи уже были посеяны.
Временами наука идет странными путями. Все ускорилось после Второй мировой войны, после медицинских исследований ядерного оружия, радиации и вредного воздействия на деятельность костного мозга.
У солдат, которые (добровольно-принудительно) подвергались воздействию малых доз радиоактивных осадков на испытательных объектах в пустыне, часто развивалась анемия. Когда они выздоравливали, в их плазме обнаруживалось большое количество старого французского гормона крови, особенно в моче.
Множество лабораторий по всему миру пытались найти этот неуловимый гормон в течение следующих десяти лет и изучили несколько тысяч литров мочи. В конце концов в 1960-х годах финка Ева Бонсдорф и американец Аллан Эрслев дали этому гормону нынешнее название — эритропоэтин (создатель красных кровяных клеток). И лишь в 1977 году Юджин Голдвассер смог полностью очистить молекулу и описать ее свойства.
Чуть позже общество также познакомится с термином «гематокрит» — отношение форменных элементов крови к жидкой ее части (плазме). В зависимости от пола и возраста она колеблется от 38 до 45 %. Эритропоэтин (ЭПО) может значительно увеличить это соотношение путем повышения количества эритроцитов. Весь процесс главным образом происходит в почках, и производство может быть вызвано низкими концентрациями кислорода в тканях. Это, в свою очередь, служит следствием, например, анемии, низкого гематокрита или пребывания на большой высоте, где мало кислорода.
После генетической революции в 1980-х годах все закрутилось.
Ген, ответственный за ЭПО-производство, был найден, изолирован, клонирован и помещен в клетки или бактерии. Так называемый рекомбинантный ЭПО стал доступен в больших объемах, ведь у фабрики бактерий в нашем теле нет ни часа, ни дня, ни усталости, ни больничных, ни профсоюзов…
Изобретение гемодиализа также помогло ускорить развитие. Это метод очистки крови, который используется у пациентов с тяжелыми заболеваниями почек, когда они больше не могут нормально мочиться, что приводит к смерти.
Диализ продлил жизнь этих пациентов, но они продолжали страдать от тяжелой анемии, потому что их неисправные почки больше не производили ЭПО. Первые исследования, в которых новый рекомбинантный ЭПО вводили пациентам, находящимся на диализе, привели к впечатляющим результатам: пациенты при смерти становились вновь активными, восстанавливали аппетит и могли вернуться к нормальной жизни.
Возникли слухи, что ЭПО может вызвать рак, а также привести к проблемам с артериальным давлением, тромбозу, сердечным приступам и недостаточности.
Фармацевтическая промышленность сразу увидела возможность подзаработать. Тогдашний небольшой фармацевтический стартап Amgen приобрел права на производство ЭПО в 1985 году, но вскоре по производственным причинам продал часть прав компании Johnson & Johnson, которой, помимо Ortho Biotech, также принадлежит Janssen Pharmaceutica. ЭПО (Eprex) покорил мир, и вскоре на рынке появились me-too’s, в том числе и NeoRecormon от швейцарского Roche в начале 1990-х годов. Большая часть прибыли была потеряна из-за патентных споров, развернувшихся между Amgen и Американским институтом генетики. Спустя восемь лет патент был закреплен за Amgen, по крайней мере в США. Институт генетики затем перенесли в Европу, где ему удалось доказать свою правоту в 1991 году, после чего он сразу же перепродал права компании Boehringer Mannheim (позже она сменила название на Roche).
Тем временем ученые наблюдали, как горы денег уплывают от них, но продолжали совершенствовать новый препарат. Так, доступный ЭПО-препарат имел короткий период полураспада, что означало, что его нужно вводить ежедневно. Это была, конечно, нерадостная новость для пациентов и медицинских работников. Однако достаточно быстро были найдены производные, которые имели более длительный период полураспада, и стало хватать одной инъекции один раз в неделю или даже в месяц. Amgen с гордостью выпустил свой Aranesp в 2001 году (более известный как «оса» в кругу велоспортсменов), а Roche анонсировал Mircera в 2007 году. Но вновь начавшаяся длительная полемика о патентах ограничила пациентам быстрый доступ к лекарству.
После нескольких лет практически безграничного использования препарата появились первые сообщения о серьезных побочных эффектах. Сначала произошла история с пуэрториканцами, где что-то пошло не так на заводе по производству Amgen. У некоторых пациентов, подвергшихся инъекции ЭПО, появилась аллергическая реакция, при которой производство красных кровяных клеток больше не стимулировалось, а полностью прекратилось. Необычно и то, что эта проблема, по-видимому, возникала только при инъекции под кожу, а не при внутривенном введении (то есть непосредственно в кровоток). В конечном итоге причина оказалась в резиновом поршне в предварительно заполненных шприцах для подкожного введения. Когда эта резина была заменена тефлоном, проблема исчезла почти полностью.
Излишне говорить, что это привело к падениям и скачкам акций Amgen на фондовом рынке. Но на этом дело не остановилось: внезапно поползли слухи, что ЭПО может вызвать рак (что сразу же было опровергнуто), а также привести к проблемам с артериальным давлением (что более вероятно), тромбозу, сердечным приступам и сердечной недостаточности. Последние проблемы были хорошо изучены — установлена связь с дозировками, которые были слишком высоки, или длительным использованием препарата. Первые сообщения о внезапной смерти спортсменов, которые неправильно применяли ЭПО для улучшения движения кислорода в крови и производительности, еще раз подтвердили эти побочные эффекты. В результате различные научные ассоциации установили строгий регламент на использование ЭПО.
К счастью, препарат не пропал, и миллионы пациентов с раком легких или почек смогли почувствовать благотворное воздействие гормона крови. Теперь мы узнали, что ЭПО может повысить наши когнитивные способности, предположительно потому, что она улучшает качество жизни пациентов как объективно, так и субъективно. Коммерческому сектору не нужно было больше мечтать о новой Шамбале. Неудивительно и то, что рынок заполонили разные белые ЭПО-средства, что (учитывая драму в Пуэрто-Рико) вызвало беспокойство. Молекулы чуть меньшего размера, которые никоим образом не сравнятся с тяжелой ЭПО-молекулой, также вышли в свет. Они чаще тестировались в сомнительных, нелегальных (спортивных) кругах, нежели в добросовестных больницах. Тем не менее многие препараты были так же эффективны, как и старый ЭПО, и производились в виде простых таблеток. Определенно это еще не конец истории.
Вдохновленные успехом «красных» специалистов, которые с 1950-х и 1960-х годов выделили ЭПО, дабы с его помощью получить больше «своих» эритроцитов, «белые» адепты в то же время упорно искали свою «розовую гранулу» — лейкопоэтин. Наблюдения, связанные с ядерными испытаниями, показали, что после воздействия радиации резко уменьшилось количество не только эритроцитов, но и лейкоцитов. Но как вырастить белые клетки снова? Некоторые гематологи разработали гипотезу, что лейкемия возникает потому, что нечто в крови и костном мозге посылает импульс.
Поиск (больше напоминающий крысиные бега) факторов роста белых клеток начался в Австралии, в Мельбурнском университете. Дональд Меткалф много лет искал стимулятор для костного мозга своей мыши. Забавная деталь: у него была аллергия на мышей, но вся его карьера была неразрывно связана с этими грызунами… До тех пор, пока в 1964 году его не посетил друг с соседней улицы Рэй Брэдли. С гордым видом он продемонстрировал ему новый способ выращивания клеток костного мозга. В то время как все использовали жидкие культуры для выращивания (кстати, безуспешно) костного мозга мыши, Брэдли поэкспериментировал с добавлением агара и разработал своего рода полутвердую питательную среду, в которой клетки свободно росли в трехмерных структурах. То, что Дон Меткалф тогда обнаружил, войдет в историю как абсолютный прорыв в исследованиях костного мозга. В своей автобиографической книге Summon up the blood[83] он опишет этот момент: I challenge anyone on first seeing such colonies not to be astonished and intrigued. These colonies are three-dimensional populations of cells of wonderfully variable shapes and sizes and look like galaxies as approached by a fast-moving spaceship[84].
Но ни Меткалф, ни Сакс не получили Нобелевскую премию; возможно, причиной стала их нездоровая конкуренция.
Теперь появилась надежная техника для воспроизводства, позволяющая определить, что заставило эти колонии расти, а что их уничтожало. Начались поиски так называемых колониестимулирующих факторов (КСФ). Но использование в качестве материала исследования мочи пациентов с инфекцией или лейкемией на практике оказалось невозможным из-за ничтожно низкой концентрации факторов роста (в миллиардных долях грамма или нескольких нанограмм).
А тем временем Меткалф продолжал выращивать другие мышиные клетки (например, из селезенки, легких или почек) и пришел к идее использования этого жидкого супернатанта в качестве стимулятора для увеличения колоний костного мозга. И это сработало. Довольно быстро Г-КСФ (который в основном производил гранулоциты) и ГМ-КСФ (стимулировавший как гранулоциты, так и макрофаги) были последовательно выделены. Некоторые линии опухолевых клеток также, по-видимому, производят большое количество этих «розовых гранул» для белых клеток. В отличие от ЭПО, который вырабатывался исключительно в почках, КСФ, вероятно, мог продуцироваться всеми органами.
И тут внезапно Меткалфа обвинили в плагиате. Исследовательская группа из израильского института Вейцмана, возглавляемая Лео Саксом, заявила на конференциях и в публикациях, что они первыми описали такие колонии. Меткалф заявил об обратном и обвинил Сакса в злоупотреблении их личной беседой на конференции в Филадельфии в 1965 году. Там он наивно поделился своими результатами исследований. А в 1966 году Сакс опубликовал эти результаты в собственной публикации.
Ставки (возможно, Нобелевская премия) были высоки. Изоляция правильного фактора роста должна была спасти тысячи жизней, хоть и потребовалось около двадцати лет, прежде чем это начали применять в клиниках. Но ни Меткалф, ни Сакс не получили Нобелевскую премию, возможно, именно из-за взаимной и весьма нездоровой конкуренции.
Говорят, Меткалф однажды сказал, что он не обращал внимания на конкуренцию и «был выше этого», поскольку был убежден в своей правоте. Тем не менее он развесил для своих работников в лабораториях карты мира, на которых цветной булавкой обозначались другие центры, также вовлеченные в исследования костного мозга…
Но худшее было впереди. Фармацевтическая индустрия с большим интересом следила за развитием событий и увидела очередную возможность подзаработать. В 1984–1986 годах стали изучать факторы роста, именно тогда гены нескольких КСФ человека были выделены и клонированы. Дорога к производству КСФ в больших (промышленных) масштабах была открыта.
И вдруг на сцену снова выходит компания Amgen. Уже наученная своей историей с ЭПО, подсуетившись, она тут же подала заявку на патент на рекомбинантный Г-КСФ, разработанный в Американском мемориальном институте Слоана Кеттеринга.
«Прискорбно» — так описал это Дон Меткалф, его группа опоздала… Позже он пожаловался, что его университет потратил 30 миллионов долларов на исследования и их патентные специалисты в конечном итоге получают скудные 2 миллиона в год. Поскольку срок действия патента истекает через пятнадцать лет, единственное, что было возможно, — избежать убытков.
Также в 1986 году Шиге Нагата заявил, что он успешно выпустил Г-КСФ. Японская фирма Chugai сразу же подала заявку на патент. Конкуренция за мировой рынок была жесткой. И только адвокаты знали правила игры. В конце 1980-х годов было достигнуто соглашение (внесудебное урегулирование), согласно которому Amgen получила права для США, а Chugai — для Японии. В Европе они будут свободно конкурировать, к большой радости европейских гематологов. Тем более что прибыль составляла несколько миллиардов в год. Поэтому никто не жаловался.
Клинические результаты оказались впечатляющими. Пациенты, которые проходили химиотерапию, иногда сталкивались с опасно низким количеством лейкоцитов в течение десяти и более дней. Когда к их лечению добавили КСФ, это сократило период риска возникновения осложнений от серьезных инфекций в два раза. Также сократилось пребывание в больнице после трансплантации. Как ни странно, побочных эффектов не наблюдалось, за исключением нескольких аллергических реакций и болей в костях. И так же как и в случае с ЭПО, через некоторое время были разработаны производные, которые больше не требовалось вводить с химиотерапией ежедневно, а лишь один раз в неделю или в цикл.
Совершенно логично, что специалисты по крови также занимались поиском фактора роста тромбоцитов. Некоторые КСФ приводили к незначительному увеличению тромбоцитов у лабораторных животных, а иногда и у людей, однако потребовалось еще время до 1990-х годов, прежде чем появилось несколько полезных факторов роста тромбоцитов. Нужда в этом определенно имелась, так как многие пациенты, проходившие химиотерапию, страдали от серьезного дефицита тромбоцитов (тромбоцитопении), который мог привести к опасному для жизни кровотечению. Переливания тромбоцитов были частью стандартного арсенала химиотерапевтов, но иногда их получение приводило к повышению температуры и аллергическим реакциям.
Иммунологи, наблюдавшие за событиями с ЭПО и Г-КСФ, переключились с лимфатических узлов, селезенки и тимуса на кровь и ее медиаторы.
Но наконец из мира мышей пришла спасительная новость, что найденный ген в конкретном штамме у мышей с определенным типом лейкемии, по-видимому, принадлежит к семейству цитокинов (в то время это было собирательное название для всех факторов роста), который может вызвать увеличение количества тромбоцитов. Производителям оставалось только возложить на свои плечи дальнейшее клонирование и производство столь ожидаемого тромбопоэтина, или ТПО. Однако первоначальные исследования показали потенциально серьезные побочные эффекты, особенно аллергические реакции, которые разрушают, а не стимулируют выработку целого тромбоцита. Пройдут годы, прежде чем появятся первые безопасные формы TПO, которые смогут применять пациентам с серьезным риском кровотечения.
Иммунологи, которые до начала 1980-х годов наблюдали за событиями с ЭПО и Г-КСФ, в 1990-х годах снова переключили внимание с лимфатических узлов, селезенки и тимуса на кровь и ее медиаторы. Термины «интерлейкины» и «цитокины» быстро стали общепринятыми для обозначения межклеточной связи между различными типами лейкоцитов. И да, удалось обнаружить факторы роста для лимфоцитов… Некоторые из них были успешно клонированы, в том числе интерлейкин-2, стимулятор Т-лимфоцитов, — впоследствии он будет использоваться для борьбы против некоторых видов рака.
Исследователи быстро поняли, что эти интерлейкины воздействуют не только на кровь, но и на другие ткани и клетки. Большинство из них, по-видимому, не только способствует выработке определенных типов лейкоцитов, но в то же время стимулирует функцию и сеть этих клеток. Это свойство, конечно, может быть использовано для борьбы с различными заболеваниями, связанными с лейкоцитами, либо за счет обеспечения нормальной работы этих лейкоцитов, либо за счет поиска блокатора их факторов роста. Антиинтерлейкины займут свое место в арсенале многих онкологов, гематологов, аллергологов, иммунологов, ревматологов, пульмонологов и т. д.
Основным побочным продуктом всего этого бизнеса, связанного с факторами роста, была медленно профилируемая область исследований стволовых клеток. Ведь если удается получить зрелые клетки, где-то должны быть клетки-предшественники, которые могли бы привести к различным типам зрелых клеток — стволовым.
В 1712 году французский натуралист Рене Реомюр продемонстрировал, что отрубленные конечности крабов и лобстеров могут снова отрасти. В 1740 году швейцарец Авраам Трамбле разрезал пресноводные полипы (включая гидру) пополам и заметил, что из этих частей снова выросли целые организмы. Это очень похоже на классическую историю из нашего детства: когда вы ловите ящерицу или саламандру, она теряет хвост, но быстро отрастет новый… Или если вы разрежете червя пополам, получите два новых.
Эксперименты на животных показали, что, если селезенка защищена от радиации, содержащиеся в ней стволовые клетки крови могут выдержать смертельную дозу.
Ученых всегда озадачивало, почему люди утратили эту способность к регенерации. Тем не менее современной физиологии хорошо известно, что печень человека может в определенной степени восстанавливаться. В чем тогда принцип? Сегодня мы это знаем: в стволовых клетках.
Самые ранние описания стволовых клеток появились в 1868 году и принадлежат немецкому биологу Эрнсту Геккелю. Он использовал термин «стволовая клетка» для оплодотворенной яйцеклетки, которая способна вырастить целостный организм (в некоторой степени параллель с семейным древом, на ветвях которого растут все члены семьи). Таким образом, Эрнст Геккель примкнул к Чарльзу Дарвину, который в 1859 году опубликовал свою книгу «Происхождение видов»: все живое должно происходить из одноклеточного организма, своего рода первичной стволовой клетки (что, кстати, вызвало бурю религиозного негодования и критики). История Геккеля особенно хорошо совпала с первыми немецкими описаниями центрального места по производству крови — костного мозга. Следовательно, должны были быть предшественники зрелых клеток.
Но научного признания не последует до 1909 года. В то время русский ученый Александр Максимов, выступая перед членами Высшей берлинской научной ассоциации крови, представил свою знаменитую теорию, согласно которой все клетки крови происходят из одной материнской клетки в костном мозге, и эта материнская, или стволовая, клетка может привести к появлению красных и белых кровяных клеток, а также тромбоцитов. Эта теория сразу привела к появлению идеи мультипотентности: одна материнская клетка может дать начало нескольким более зрелым потомкам, родословная постепенно приобретает больше ветвей, которые затем разрастаются еще дальше, в конечный продукт.
Последующие пятьдесят лет ничего не происходит. Затем появляется несколько групп, которые заинтересованы в воздействии радиации, спровоцированной ядерными экспериментами и взрывами непосредственно перед и особенно в последние годы Второй мировой войны, на все виды клеточного роста и, в частности, на костный мозг. Было очевидно, что облучение в основном влияет на делящиеся клетки-предшественники, а не на созревшие элементы. Тем не менее тогдашней элите было трудно поверить, что те сотни миллиардов зрелых клеток крови, которые выкачиваются из костного мозга ежедневно (несколько миллионов в секунду, и это на всю жизнь!), могут происходить из некоторых кроветворных стволовых клеток. Не говоря уже о том, что весь костный мозг (после разрушения) может быть заменен одной простой клеткой…
А когда американец Леруа Стивенс описал любопытный тип опухоли в яичках одного из своих пациентов в 1953 году, начало было положено. Опухоли, которые он назвал тератомами, состояли из смеси клеток и тканей, кожи, волос, кусочка печени и кишечника, зуба и даже костного мозга. В соответствии с современным уровнем техники такая опухоль должна была происходить из одной мутированной стволовой клетки. Принцип первичной стволовой клетки был заложен.
В течение многих лет и даже сегодня кроветворные стволовые клетки остаются прототипом стволовых клеток. Тот факт, что их относительно легко выделить из костного мозга для исследований и применения, вдохновил многих ученых на проведение первых экспериментов по замене поврежденного костного мозга стволовыми клетками.
И как это часто бывает в науке о крови, военные исследования привели к прорыву. В начале 1950-х годов Эгон Лоренц[86] и его коллеги из Национального института рака искали способ защитить костный мозг от вредного воздействия радиоактивного излучения при ядерных испытаниях и взрывах. С помощью серии экспериментов на животных они смогли продемонстрировать, что если селезенка защищена от радиации, то содержащиеся в ней стволовые клетки крови могут выдержать, так же как и животные, смертельную дозу. Они также доказали, что даже после смертельной дозы облучения предварительно собранные клетки костного мозга были способны восстановить полностью разрушенную систему производства крови.
Для таких пионеров, как Дон Томас (лауреат Нобелевской премии в 1990 году), который работал в Сиэтле, это был лишь небольшой шаг в применении такого принципа к пациентам с лейкемией. Клетки их костного мозга мутировали, становясь раковыми, и разрушались при традиционной химиотерапии и радиотерапии. В 1957 году стало известно о первой успешной пересадке стволовых клеток от монозиготного брата-близнеца его менее удачливому брату с лейкозом.
Нередко братья и сестры отказываются жертвовать клетки из-за всевозможных разногласий или соглашаются за определенную сумму…
А тем временем по ту сторону океана Жорж Матье опубликовал в Париже свой опыт введения донорского костного мозга пяти югославским рабочим, которые были случайно облучены в ядерном реакторе, в результате чего нарушилась нормальная функция их костного мозга. Хотя костный мозг для них был получен от случайных добровольцев (американцы повторили это позже для жертв Чернобыля) и люди не очень хорошо понимали требования совместимости и опасность отторжения, четверо из пяти пациентов пережили эксперимент. Чуть позже возникло предположение, что это произошло из-за остатка родного костного мозга, который смог восстановиться сам без помощи чужеродных стволовых клеток.
Вдохновение от этих успехов привело к тому, что многим пациентам с лейкемией или раком лимфатических узлов в течение последующих десяти лет провели пересадку костного мозга, которая привела к катастрофическим результатам. Так появилась концепция отторжения как по отношению к пациенту, который отторг чужеродные клетки, так и по отношению к стволовым клеткам, способным, по-видимому, отторгать пациента (так называемый
Первые эксперименты Томаса с монозиготными близнецами были удивительно успешными благодаря идеальному совпадению (монозиготные близнецы обладают одинаковыми генами, и симптомы отторжения невозможны, поскольку их ткани иммунологически идентичны). Последующие эксперименты по пересадке не увенчались успехом, потому что эти группы тканей, известные как система HLA (человеческий лейкоцитарный антиген), не были совместимы друг с другом.
Группы HLA подчиняются простым законам наследования: каждый получает набор антигенов A, B, C и D от каждого родителя, так что классическим типом ткани у ребенка может быть, например, A2A3 B7B27 C1C3 D13D15 от мамы и A2B27C3D13 от папы. Для каждой антигенной группы существует по меньшей мере 20–30 вариаций, кодируемых приблизительно 200 генами, что, конечно, создает возможности для множества комбинаций. Современные методы анализа ДНК делают вещи еще более сложными и… выявляют уникальные подтипы.
Вскоре было обнаружено, что полное совпадение (например, 8/8) донора и реципиента дает наилучшие результаты при трансплантации. По логике вещей, шанс найти хорошее совпадение среди братьев и сестер, согласно классическому закону Менделя, наибольший: 1 к 4 на брата или сестру. Конечно, при условии, что они захотят пожертвовать часть своих стволовых клеток. Есть бесчисленные истории, когда братья и сестры отказывались жертвовать клетки из-за предыдущих споров или соглашались, но только за обещанную финансовую компенсацию…
Те, у кого нет (желающих или совместимых) братьев или сестер, могут попробовать найти донора среди других людей, но шанс на хорошее совпадение составляет всего 1 к 50 000. И это лишь средний показатель: большую роль играют предки, миграционные потоки, смешанные браки и т. д. Ваш шанс может варьироваться от 1 на 10 000 (если, например, вы происходите из строго изолированной и религиозной группы, такой как мормоны) до одного на несколько миллионов (при сильном смешении генетического материала). С 1980-х годов были созданы крупные банки доноров, в которых добровольцы могут хранить свои образцы и стать донором стволовых клеток. Сегодня у нас более 30 миллионов типов в различных международных базах данных, что приводит к совпадению почти в 80 % случаев.
Между тем в 1960-х и 1970-х годах исследователи после серии поисков ответственных за все эти фатальные реакции обнаружили Т-лимфоциты. Следуя простой логике, при всех дальнейших трансплантациях Т-лимфоциты удаляли с использованием передовых методов. Но, к удивлению многих, результаты не улучшились, а скорее, наоборот. У пациентов после трансплантации действительно было меньше симптомов отторжения, но гораздо чаще происходил рецидив. Это привело к описанию знаменитого эффекта
Но, как это часто бывает, британцы и американцы забыли в своих публикациях, что Жорж Матье (французский онколог, известный трансплантацией костного мозга югославским атомщикам) уже описал этот противоопухолевый феномен у одного из своих пациентов в 1965 году и уже тогда заговорил об иммунотерапии. Вряд ли он знал, что пройдет несколько десятилетий, прежде чем в онкологии снова заговорят о «его» иммунотерапии… благодаря генетической революции.
Большинству доноров приходилось испытывать болезненное пробуждение, скованность, ограничения в движениях, а иногда и недееспособность в течение всей последующей недели…
В конце 1990-х годов с подачи Ганса-Йохема Колба и Шимона Славина исследователи продолжат изучать
Но если иммунотерапия трансплантата была так важна, препарат мог бы упростить задачу. А введенные иммунные клетки могли бы взять на себя задачу по уничтожению. В англосаксонском жаргоне люди говорили о
Врачи получили хорошие, даже блестящие, результаты с меньшим количеством побочных эффектов. Им наконец удалось провести трансплантацию стволовых клеток у пожилых и тяжелобольных пациентов. Подобное ранее было невозможно из-за риска сердечно-легочной, печеночной недостаточности и других побочных эффектов.
В настоящее время наука об отторжении вокруг трансплантации дошла до такого уровня, что мы уже можем использовать (с некоторыми ухищрениями во время подготовки) полусовместимых доноров. Это означает, что каждый родитель и каждый родной брат или сестра могут быть потенциальным донором. В этом случае гематологи говорят о гаплоидентичных трансплантатах.
Несмотря на это, использование аллогенных (чужих) стволовых клеток при трансплантации значительно улучшило показатели выживаемости у многих пациентов с раком крови: если в 1960-х и 1970-х их шансы на излечение приблизительно равнялись 20–30 %, то к 2000-м годам этот показатель увеличился до 60–70 %.
На начальных этапах рассуждения после проведенной пересадки были относительно простые: если что-то пошло не так с костным мозгом пациента, просто использовали другой, здоровый костный мозг. К сожалению, у этой процедуры были недостатки: грудную или тазовую кость донора подвергали десяткам инъекций под общим наркозом, чтобы собрать достаточное количество костного мозга. В действительности успех трансплантации напрямую зависел от количества костного мозга, который врач смог собрать и использовать.
Можно собрать костный мозг до начала химиотерапии, заморозить его, дать пациенту смертельную дозу химиотерапии и затем спасти его введением собственного же костного мозга.
Стоит ли говорить, что большинству доноров приходилось сталкиваться с болезненным пробуждением, скованностью, ограничением в движениях, а иногда и недееспособностью в течение всей последующей недели… Хоть забор незначительного количества костного мозга у донора и не оказывал неблагоприятного воздействия на его собственную выработку костного мозга (оставшиеся стволовые клетки быстро пополняли запасы), иногда в сердца людей закрадывались сомнения.
Кроме того, риски от анестезии также отпугивали потенциальных доноров, а один редкий случай тромбоза, описанный в научном отчете, повлекший смерть донора, явно не помог мотивации остальных.
К счастью, ряд гематологов припомнил некоторые эксперименты над животными в начале 1950-х годов. В них значилось, что молодые клетки-предшественники (бласты) из костного мозга могли проникать в кровь при определенных стрессовых условиях (например, опасная инфекция). Получается, кроветворные стволовые клетки можно было также получить из крови, а не из костного мозга, но требовалась большая их концентрация в крови.
И тут два события ускорили донорскую науку (назовем ее донорологией). В 1970-х и 1980-х годах стало известно, что факторы роста (гормоны или цитокины крови КСФ, см. ранее) могут стимулировать костный мозг до такой степени, что стволовые клетки поступают из костного мозга в кровь. В то же время стали доступны устройства для афереза[90] (от
Аналогично со стволовыми клетками… Единственное, что требовалось сделать, — это ввести донору факторы роста за несколько дней до донорства, а затем подключить его или ее к аппарату для афереза. Таким образом, была получена очень чистая популяция кроветворных стволовых клеток, что, конечно, сильно контрастировало с той «солянкой» из костного мозга, которую использовали ранее. Ведь когда костный мозг от донора был отфильтрован, а большая часть жира и осколков кости удалены, конечный трансплантат все еще содержал в себе жировые стволовые клетки, из поддерживающей ткани, кровеносных сосудов и т. д. С клетками, полученными путем афереза, подобного не происходило.
Такая относительная легкость получения стволовых клеток из крови и отсутствие сильных побочных эффектов для донора привели к тому, что донорство костного мозга устарело еще в 1990-х годах и все переключились на стволовые клетки периферической крови. Это также имело впечатляющие последствия для развития аутотрансплантации (донорство для самого себя). При многих кровоточащих типах рака лимфатических узлов на выживаемость отрицательно влияли последствия химиотерапии и радиации. Так как химиотерапия и радиация не селективны, они убивают как хорошие, так и злокачественные клетки, и если часто назначать одну процедуру или обе, рак может исчезнуть, но одновременно пострадает и костный мозг. А без функционирования костного мозга человек не может выжить…
Следовательно, согласно логике, можно было собрать костный мозг до начала химиотерапии, бросить его в морозильник (при –196 °C), дать смертельную дозу химиотерапии и затем спасти пациента при помощи его же собственного замороженного костного мозга. Однако проблемы с понижением уровня клеток у донора и побочными эффектами долгое время удерживали многих гематологов. Но теперь, когда появились доступные стволовые клетки периферической крови, казалось, все стало намного проще. Тысячи аутологичных трансплантируемых клеток при многочисленных показаниях (помимо заболеваний крови и рака, например при рассеянном склерозе) увидят свет.
И тут также применим принцип «Поживем — увидим». Гематологическому сообществу потребуется еще десять лет, чтобы убедиться, что стволовые клетки крови работают так же хорошо, как и подобные клетки костного мозга. Некоторые фанатичные приверженцы пересадки костного мозга утверждали, что при аллотрансплантанции[91] кровь вызывает более сильное отторжение, чем сам костный мозг (из-за присутствия деформированных лимфоцитов). На сегодняшний день 10 % трансплантаций (особенно у пациентов, прошедших предварительное лечение) все еще происходят с костным мозгом.
С начала 2000 года на рынке появляются новые мобилизующие препараты, которые могут гарантировать успешный сбор стволовых клеток в некоторых сложных мобилизаторах (где классические факторы роста не сработали в нужной степени).
Все это привело к значительному улучшению показателей выживаемости среди пациентов с агрессивной формой рака лимфатических узлов, а также у пациентов с жуткой болезнью Калера — типом рака, поражающим кровь и кости. До начала 2000-х годов подобный диагноз почти неизбежно означал смерть в течение трех-четырех лет. Трансплантация же помогла удвоить шансы на среднюю выживаемость. Некоторые из тех, кому посчастливилось попасть на донорскую трансплантацию или аллотрансплантацию, вскоре поправлялись. Австрийский доктор Отто Калер, который дал первое описание болезни в 1885 году, был бы сказочно удивлен. Он лечил своего первого пациента (кстати, такого же доктора) экстрактами ревеня и апельсиновыми корками.
Но и это еще не все. Начиная с 1950-х годов стало известно, что кровь у плода вырабатывается в печени и селезенке, так как на ранних стадиях ее производство еще не происходит в костях, таких как грудина, позвоночник и таз. Через шесть месяцев кроветворные стволовые клетки навсегда остаются в этих костных полостях и покидают их только при определенных обстоятельствах. Однако если в печени и селезенке происходит образование крови и эти клетки там не застревают, они могут свободно циркулировать и спонтанно попадать в кровь плода, включая пуповинную кровь. Знали ли об этом братья-первопроходцы Милтон и Норман Энде из консервативного штата Виргиния? В 1964 году они договорились о встрече с гинекологами для сбора пуповинной крови, чтобы перелить ее одному из своих умирающих пациентов с лейкемией, у которого увеличивалось количество эритроцитов в крови. Показатели превзошли все ожидания. Согласно их более позднему отчету от 1972 года в престижном медицинском журнале
Богатую совместимыми клетками пуповинную кровь удалось собрать и заморозить, но для введения ее реципиенту потребовался перелет из Индианы в Париж.
Зная об этих несоответствиях, братья сформулировали гипотезу о том, что у них, возможно, получилось ввести кроветворные клетки. В то время люди только познакомились с пересадкой костного мозга, поэтому над этой гипотезой посмеялись. Положение ухудшилось, когда стало известно, что некоторые пациенты, подвергшиеся переливанию пуповинной крови, умерли преждевременно. Демонстрации того, что группа крови пациентов поменялась на группу донора, не последует, как и отчетов о какой-либо форме отторжения.
Больше о Милтоне и Нормане ничего не будет слышно, они пропадут со страниц истории. Но спустя время их упомянут в публикации в том же самом
Двадцать лет спустя, в середине 1980-х годов, группа исследователей по обе стороны океана внесет свои имена в историю. И на этот раз они будут работать не сообща, а друг против друга.
Поделиться книгой: