Непрерывный прогресс в медицине и косметологии сегодня дает шанс каждому из нас выглядеть и чувствовать себя моложе. Исследователи совершают все новые открытия в поиске средств, способных продлить и улучшить качество жизни человека, убрать морщины и воссоздать некогда четкие контуры лица и тела.
С одной стороны, из них развиваются все органы и ткани нашего тела, поэтому именно это направление представляется многим самым перспективным. (Хотя следует отметить, что эмбриональные стволовые клетки никогда не будут на 100% подходить ни одному человеку, даже одному из родителей, т.к. вторая половина от другого человека), но уже сегодня ряд клиник публикует рекламу, обещающую с помощью стволовых клеток возвратить молодость или исцелить от неизлечимых недугов.
Тысячи лет назад человек открыл и стал использовать удивительную способность растений восстанавливать себя из мельчайших фрагментов. Столетиями позже люди поняли, что эта уникальная регенеративная способность принадлежит так называемым инициальным клеткам, образующим особую ткань растений — меристему.
Клетки этой ткани сосредоточены в почках, молодых корешках, проростках в камбии. Они сохраняют физиологическую активность и способность к неограниченному делению на протяжении всей жизни растения, иногда — тысячелетиями. Но вопрос о том, являются ли клетки меристемы аналогичными стволовым клеткам животных и человека, долгое время был предметом жарких дебатов в научной среде. И только к 2003 году накопилось достаточно данных, позволивших ответить на него утвердительно.
Итак, было доказано:
1) как и стволовые клетки животных, стволовые клетки растений делятся асимметрично. Это значит, что их потомки могут иметь различную судьбу — либо оставаться стволовыми, либо подвергаться дифференцировке;
2) стволовые клетки животных и растений экспрессируют специфические молекулы, отличающие их от всех других клеток организма;
3) потомки стволовых клеток животных и растений в определенных условиях могут быть возвращены в недифференцированное («стволовое») состояние;
4) судьба как самих стволовых клеток, так и их потомков определяется микроокружением, в котором они находятся или в которое попадают, — так называемой «нишей» стволовых клеток. Подчеркивая значение «ниши», ученые говорят, что «стволовые клетки — это временные оккупанты постоянного офиса»;
5) стволовые клетки животных и растений дают начало клонам специализированных клеток.
Однако существует принципиальное различие: клетки меристемы тотипотентны, то есть обладают всеми потенциями будущего растения и способны дифференцироваться в любую из его клеток. А у животных и человека тотипотентностью обладают только клетки эмбриона, да и то лишь во время нескольких первых делений зиготы. Затем это свойство прогрессивно утрачивается, и после рождения в организме человека остаются в лучшем случае мультипотентные (например, кроветворные) стволовые клетки, которые могут дать начало только нескольким типам специализированных клеток.
Другое важное различие заключается в том, насколько легко специализированные потомки стволовых клеток возвращаются в недифференцированное состояние. Для растений это обычное явление, его пример — вегетативное размножение. У животных такая возможность до недавнего времени научным сообществом вообще отрицалась. Но с тех пор как в 2006 году исследовательской группе под руководством Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) из Киотского университета удалось индуцировать образование стволовых клеток из фибробластов мыши, эта область биологических исследований стала главным источником захватывающих дух научных новостей.
До недавнего времени одним из методов размножения стволовых клеток — биотехнологический, в «биореакторах» считался следующий:
сначала на кусочке растительной ткани, который называют экс-плантом, делают надрез. В месте повреждения клетки начинают делиться и образуют бесцветную клеточную массу — каллус. Это особая ткань, клетки которой обладают некоторыми чертами стволовых. Затем каллус помещают в специальные жидкие среды, содержащие питательные вещества, стимуляторы, антибиотики, — там происходит наращивание биомассы. Завершает цикл гомогенизация клеток, экстракция и стабилизация необходимых компонентов.
Однако этот метод далеко не идеален. Вне организма рост каллусных клеток происходит «анархично», неорганизованно, асинхронно. Ткань растет медленно, селективные вещества действуют на клетки неравноценно, в процессе культивирования они постепенно теряют способность к регенерации.
Каллусные клетки в культуре гетерогенны не только по возрасту, но и генетически — число и «качество» хромосом в них может сильно различаться. Это значит, что каллус (в отличие от меристем) — генетически нестабильная система. Метаболически клетки каллуса тоже отличаются как от истинных стволовых, так и от специализированных клеток растений. И главное, для каждого вида растений приходится подбирать свои, особые условия культивирования. Это замедляет работу по созданию «библиотеки» культур недифференцированных клеток растений и делает конечный продукт достаточно дорогим.
В 2005 году Unhwa (Унхва) первой в мире провела выделение и клонирование растительных стволовых клеток. Эти клетки получили название Ddobyul (Добьел).
Революционным является сохранение при выращивании культуры меристемных клеток их исходной структуры, генетического материала и биохимических свойств, т.е. выращиваются именно меристемные клетки, а не специализированные клетки, образовавшиеся из них.
Компания Unhwa смогла привести фундаментальную научную разработку – способ выделения и консервации стволовых клеток растений – к промышленному применению и коммерческому успеху. Это произошло благодаря глубокому пониманию специалистами компании процесса выделения клеток Ddobyul , и их генетических и биохимических особенностей.
Биохимические особенности стволовых клеток растений
Есть данные, что недифференцированные ткани растения по своему метаболизму значительно отличаются от зрелых. Их биохимический профиль «заточен» на обеспечение сохранности генетической информации и синхронизацию процессов деления клеток, а биосинтез многих вторичных метаболитов сильно подавлен. В стволовых клетках отмечается высокая концентрация «строительных кирпичиков» — жирных, нуклеиновых и аминокислот, витаминов и кофакторов, ферментов пролиферации и антиоксидантыой защиты, энергоемких соединений и компонентов дыхательных систем. Важной чертой меристем является присутствие в них фитогормонов. К настоящему времени открыты целые классы веществ-регуляторов: ауксины, гиббереллины, цитокинины, брасси-нолиды, жасмонаты, полиамины, стриголактоны, пептидные гормоны. Эти соединения влияют на рост, развитие и дифференциацию растительных клеток и тканей, помогают им противостоять стрессам, замедляют старение.
Хочется особо отметить, что стволовые клетки растений — настоящие фабрики по производству рибонуклеиновых кислот (РНК). Причем в меристеме их гораздо больше, чем в каллусе. Считается, что эти небольшие молекулы, участвуя в процессах так называемой РНК-интерференции, обеспечивают коммуникацию стволовых клеток, синхронизируют их функционирование, определяют мозаику дифференциальной активности генов. Кстати, одна из функций ауксинов — активация РНК-полимераз — как раз и приводит к увеличению синтеза РНК в стволовых клетках.
Флора и фауна: больше не «параллельные Вселенные»
Несмотря на то, что физиология растений значительно отличается от физиологии животных, эти два царства живого мира тесно взаимосвязаны. Более того, эволюция человека как вида, по сути, определялась окружавшим его растительным миром. Поэтому многие молекулярные участники и регуляторы процессов роста и жизнеобеспечения у растений и человека имеют сходное строение и даже выполняют одинаковые функции.
Так, в 2003 году группой ученых из Флорентийского университета под руководством Фабианы Розати (Fabiana Rosati) были получены данные об удивительном сходстве метаболизма стероидов у человека и растений. Оказалось, что реакции биосинтеза стероидов у этих, казалось бы, столь различных организмов настолько близки, что растительные ферменты (аналоги человеческой 5-альфа-редуктазы) с легкостью обеспечивают взаимопревращения человеческих гормонов, а гомогенат простаты человека конвертирует растительные стероиды точно так же, как это происходит у растений. А ведь стероиды играют ключевую роль в передаче сигналов, опосредуют рост, развитие и физиологические ответы организма человека.
Еще один интересный факт: оказалось, что многие фитогормоны не только способны влиять на метаболические процессы, происходящие в организме человека, но и сами образуются в нем. Например, абсцизовая кислота у растений выполняет фундаментальную физиологическую функцию адаптации к абиотическому стрессу. А совсем недавно было обнаружено, что абсцизовая кислота синтезируется и экскретируется человеческими гранулоцитами и панкреатическими бета-клетками, стимулирует дифференциацию мезенхимальных и гемопоэтичес-ких стволовых клеток. Получается, что этот цитокин человека является ярким примером сохранения биологически активного вещества и его сигнального пути в эволюции живого мира.
Другой пример: долгое время считалось, что цитокинины — производные аденозина — это «эксклюзивные» гормоны растений, основная функция которых — замедление процессов старения. Но совсем недавно группе датского профессора Брайана Кларка (Bryan Clark) удалось установить, что в животных клетках тоже содержатся цитокинины. Причем, было показано (правда, пока только в культуре фибробластов), что и у человека эти вещества выполняют ту же самую функцию задержки старения. Как они это делают?
Точного ответа на этот вопрос пока еще нет, но некоторые детали уже ясны. Обнаружено, например, что один из цитокининов — кинетин — препятствует возникновению дефектов в рибонуклеиновых кислотах при их «созревании» (сплайсинге). В стволовых клетках растений найдены также антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, каталаза), нейтрализующие свободные радикалы как у растений, так и у человека; компоненты системы цитохрома, которые в человеческом организме обеспечивают клеточное дыхание; G-белки, митогенактивируемые протеинкиназы (МАРК) и другие участники сигнальных путей, определяющих рост, размножение, старение или смерть человеческих клеток; бел-ки-шапероны (heat shock proteins), которые способны исправлять нарушенную (например, при старении) пространственную организацию белковых молекул.
И это лишь несколько примеров биохимического «взаимопроникновения» двух царств живого мира.
Стволовые клетки растений и старение человека
Понятно, что из стволовых клеток растений невозможно вырастить новый человеческий орган, но им по силам предотвратить ситуацию, в которой возникнет сама необходимость его замены.
В сформировавшемся организме человека - примерно 200 различных типов клеток. Все они требуют постоянного замещения по мере их старения и отмирания. Эту восстановительную функцию и выполняют особые клетки, получившие название «стволовые». Стволовые клетки – это своего рода клетки-предшественники, основатели, в которых заложен весь потенциал организма – и здоровье, и молодость, и красота, и именно из них перерождается организм человека.
Действительно, опыт американских и европейских врачей свидетельствует о том, что экстракты меристем позволяют корректировать многие патологические сдвиги, сопровождающие старение организма, осуществить тонкую «настройку» метаболизма, провести клеточную детоксикацию и репарацию поврежденных компонентов, обеспечить адекватное развитие стрессовых реакций.
К сожалению, количество наших стволовых клеток, призванных поддерживать работоспособность органов и тканей с возрастом катастрофически снижается.
У эмбриона 5 - 7 недель – одна стволовая клетка на 10 000 других, в 30 лет – одна на 300 тысяч, к 50 годам – одна на 500 тысяч клеток. При добавлении стволовых клеток в тело человека стало возможным восстановления тканей, нейронов, поврежденных органов, стало возможным и оздоровление и омоложения организма. Оставался только вопрос – где в достаточном количестве взять эти «бессмертные клетки», если у самого человека их количество уменьшается.
Проведя совместные исследования с ведущими мировыми компаниями, Корпорация UNHWA доказала, что стволовая клетка Ddobyul, полученная из дикого женьшеня, оказывает великолепный антивозрастной эффект.
В результате многочисленных анализов было обнаружено, что клетки Ddobyul тисового дерева обладают просто выдающимися антиокислительными и противовоспалительными свойствами.
Кроме того, доказано, что Ddobyul восстанавливает в организме уровень содержания фермента CAT(каталаза), уменьшение которого тесно связано с развитием рака. Таким образом, использование продукта на основе Ddobyul снижает риск развития этого заболевания.(Исследования и лечение рака груди; 2000 г)
Уже сегодня продукция выпускаемая корпорацией Unhwa дает очень высокие результаты. Так, например, стволовые клетки дикого женьшеня – DDB 20 по данным проведенных исследований увеличивают активность клеток иммунной системы - лейкоцитов и NK-клеток в 1,5 раза, возрастает почти в 2 раза количество клеток костного мозга, а количество лимфоклеток увеличивается в 1,3 раза.
Уникально и воздействие стволовых клеток дикого женьшеня на онкологические заболевания, так, по сравнению с контрольной группой у людей, принимавших DDB 20, в 6 раз уменьшается размер опухоли и в 10 раз снижается ее вес.
В планах корпорации Unhwa стоит задача к 2015 году одержать победу над такими тяжелыми заболеваниями, как онкологические заболевания и СПИД.