Нобелийн шагнал ба iPS эсийн ар талд

Энэ оны анагаах ухаан, физиологийн салбарын нобелийн шагналыг Их Британы биологич Жон Гаардон, Японы эмч Яманака Шинья нар хүртлээ. Нобелийн хорооны батламж бичигт тэдний нээлтийн талаар "cells can be reprogrammed" хэмээн онцолжээ. Ихэнх хүмүүс "reprogramming" хэмээх үгийг бидний өдөр тутмын хэрэглээ болсон комьютерийн ашиглалттай холбож, програм хангамжийн хувьд худалдан авсаны дараах байдалд эргэн оруулах хэмээн ойлгодог. Тэгвэл амьд эсийн хувьд үүнтэй төстэйгээр "анхны төлөвт оруулах" гэсэн утга агуулгыг илэрхийлж байна.

Одоогоос 50 жилийн өмнө, домогт Битлзийн дуунууд түгэн дэлгэрч эхэлж байсан тэр үед Их Британийн эрдэмтэн Жон Гаардоны хийсэн туршилт дэлхий дахиныг гайхашруулсан юм. Тэрээр мэлхийн өндгөн эсийн цөмийг хэт ягаан туяагаар шарж устгажээ. Цөмгүй эс уутанцар төдий зүйл бөгөөд түүнд шанаган хорхойн гэдэснээс ялган авсан эсийн цөмийг суулгав. Тухайн үеийн ойлголтоор нэгэнт гэдэсний эс болон бүрэлдэн тогтсон эсүүд хуваагдан үржих тохиолдолд зөвхөн гэдэсний эд, эсүүд л үүсэх ёстой. Гэтэл эс хуваагдалын үр дүнд шанаган хорхой, улмаар нас бие гүйцсэн мэлхий болтлоо өсөж хөгжсөн байна. Үүгээр амьтныг хувилах боломжтой нь нотлогдсон юм.

Мэлхий хоёр нутагтны төрөлд хамаарах учир сүүн тэжээлтнээс физиологийн хувьд өөр. Үүний улмаас эс болон үр хөврөлийн хөгжлийн шатанд иймэрхүү гажууд гэмээр үзэгдэл ажиглагдаж болох мэт төсөөлөгдөж магад. Гэвч Английн эмбриологич Иэн Вилмут хүнтэй адил сүүн тэжээлтэн амьтны эсийг ашиглан адил төрлийн туршилтыг хийснээр Долли хонь 1996 онд мэндлэв. Жон Гаардон, Ян Вилмут нар үр хөврөлийн түвшинд тус тус эсийг "анхны төлөвт оруулах" туршилтыг амжилттай хийжээ. 1998 онд Америкийн эсийн биологич Жэймс Томсон хүний үр хөврөлийн үүдэл эсийг анх удаа ялган авав.

Үр хөврөлийн болон түүнээс ялган авсан үүдэл эс (ES эс)-т тулгуурласан эдгээр судалгаанууд нь үр хөврөлийн үүдэл эсийн тусламжтайгаар нөхөн сэргээх зэрэг эмчилгээний үр ашигтай аргуудыг боловсруулах боломжтойг харуулж, бусад олон төрлийн судалгааны эхлэлийг тавьсан юм. Гэвч амьд амьтны үр төлийг үр хөврөлийн шатанд нь устгаx учир ёсзүйн хувьд ихээхэн эсэргүүцэлтэй тулгардаг.

Нөгөө талаас нас бие гүйцсэн амьтны биеийн эсүүд байгалийн жамаар буцаж, үр хөврөлийн үеийн байдалд эргэн орох боломжгүй. Гэхдээ дээрх эрдэмтэдийн судалгаа үүнийг лабораторын нөхцөлд гүйцэлдүүлэх боломжтой гэдгийг харуулсан ч энэ үзэгдлийн цаад учир шалтгаан тайлагдаагүй байсан юм. Яманака Шинья үүнийг генийн хүчин зүйлд байна хэмээн таамаглаж, шалтгааныг эрж хайх судалгааг эхлүүлжээ. Хэрэв үр хөврөлийн бус эсийг "анхны төлөвт оруулах", өөрөөр хэлбэл үүдэл эсийг зохиомлоор үүсгэвэл ёсзүйн асуудлаас зайлсхийх боломжтой болно.

Харин тэрээр эсийг "анxдагч төлөвт оруулах" генийг хэрхэн илрүүлэх аргыг хараахан олоогүй байсан тэр үед Японы эрдэмтэн Хаяшизаки Ёшихидэгийн 9 жилийн судалгааны үр дүн интернетэд байрлуулагдсан байна. Хулганы янз бүрийн эсийн генийн мэдээлэл дунд үр хөврөлийн үүдэл эст агуулагдах 1300 генийн жагсаалт ч бас байв. Яманака түүнтэй адил аргаар судалгаа хийж эсийг "анxдагч төлөвт оруулах"-ад нөлөөлөх магадлалтай 24 генийг илрүүлжээ. Үүний дараа тэдгээрийг нэг бүрчлэн шалгах туршилтыг эхлүүлэв. Гэвч боломжит бүх хувилбарыг шалгахын тулд асар олон удаагийн туршилт хийх шаардлага гарна.

Хэрэв хайж буй ген ганц байх тохиолдолд туршилтыг хамгийн ихдээ 24 удаа хийхэд хангалттай. Хэрэв 2 байвал боломжит бүх генийн хослолыг шалгахад 276 удаагийн туршилт хийх шаардлагатай болно. Хэрэв генийн тоо 10 бол 1961256 туршилт хийх хэрэгтэй. Энэ үед судалгаанд оролцож байсан оюутан Такахаши 24 гениэс нэг нэгээр нь хасч турших ухаалаг санааг гаргажээ. Аль нэг генийг хасч, үлдэх 23 генийг эст суулгаж туршихад анxдагч төлөвт орохгүй бол уг ген хайж буй генүүдийн нэг биш гэсэн үг. Энэ аргаар туршиж, шаардлагатай 4 генийг 2006 онд илрүүлсэн байна. Эдгээрийн тусламжтайгаар эсийг "анхны төлөвт оруулж", үүссэн эсийг iPS эс хэмээн нэрлэжээ.

Хүний бие цорын ганц эс (үр тогтсон өндгөн эс) -ээс үүсч хөгжин, насанд хүрэх үед 60 тэрбум ээс бүрддэг. Үр хөврөлийн хөгжлийн тодорхой шатанд ямар ч эст хувирах чадвартай онцлог эс (үүдэл эс)-үүд үүсдэг. Тэдгээр эсүүд нь зүрх, мэдрэл, арьсны гэх мэт ямар ч эст хувиргах чадвартай генүүдийг агуулж байдаг. Тодорхой хугацааны дараа үүдэл эсүүд зүрх, мэдрэл, арьсны эсүүдэд хувирна. Энэ үед тухайн эрхтэний эсэд шаардлагатайгаас бусад төрлийн генүүдэд хаалт тавигдаж идэвхгүй байдалд шилжинэ. Тухайлбал үүдэл эсээс арьсны эс үүсэх тохиолдолд зүрх, мэдрэл гэх мэт бусад төрлийн эсэд хувиргах генүүдийн ажиллагаа зогсож, зөвхөн арьсны эс үүсгэх генүүд идэвхтэй байдлаа хадгалж үлддэг байна. Нэгэнт арьсны эст хувирсан тохиолдолд байгалийн жамаар эргэж үүдэл эст хувирах буюу "анхны төлөвт орох" боломжгүй.

Харин шаардлагатай 4 генийг суурилуулсан тохиолдолд бусад генүүдэд тавигдсан хаалт нээгдэж, эс "анхны төлөвт шилждэг" байна. Энэ нь эсийн түвшинд "цаг хугацааг ухраасан"-тай адил гайхалтай үзэгдэл юм. Нэгэнт "анхны төлөвт шилжсэн" эсээс дахин ямар ч төрлийн эд эрхтэнг ургуулах боломжтой. Эрдэмтэд эсийн хөгжилд ген голлон нөлөөлдөг гэдгийг мэддэг байсан боловч "анхны төлөвт оруулах"-ад хүртэл нөлөөлдөг гэдгийг өмнө нь хэн ч тааварлаагүй байсан юм. Профессор Яманака тухайн үеийн шинжлэх ухааны ойлголттой зөрчилдөх санааг дэвшүүлэн, улмаар анагаах ухаанд хувьслын чанартай нээлт хийснээр нобелийн шагнал хүртээд байна.

Одоогийн байдлаар эс "анхдагч төлөвт ордогийн" нууц бүрэн тайлагдаагүй байгаа юм. Ийм төрлийн судалгаанууд ч олон улс оронд эрчимтэй хийгдэж байна. Зарим төрлийн мөлхөгч амьтадын хөл, сүүл зэрэг эрхтэнүүд тасарсан тохиолдолд эргэж ургах чадвартай байдаг. Тэдгээр нь зөвхөн хэлбэр дүрс төдий бус, яс, булчин, мэдрэлийн эсүүд зэрэг дотоод бүтцээ ч бүрэн сэргээдэг. Магадгүй хүний биед ч бас ийм төрлийн нууцлаг боломж байдаг, түүний илрэл нь эс "анхдагч төлөвт орох" чадвар байж болох юм.

Хүний iPS эс

эх сурвалж,  NHK

Анагаах ухаан, Физиологи