Устранение ранее неизвестного генетического препятствия может в 10–30 раз повысить эффективность перепрограммирования взрослых клеток в другой клеточный тип – так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Это открытие, только что опубликованное в престижном научном журнале Cell, сделано учеными Научно-исследовательского института Методистской больницы (The Methodist Hospital Research Institute), США.

«Открытие шесть лет назад возможности трансформировать взрослые клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые, или ИПСК, укрепляет надежду на то, что собственные клетки пациента можно перепрограммировать в специфичные для него ИПСК для использования в регенеративной медицине, моделирования человеческих болезней и скрининга лекарственных средств», – говорит руководитель исследования Жунфу Ван (Rongfu Wang), PhD, директор Центра воспаления и эпигенетики (Center for Inflammation and Epigenetics). «Но эффективность перепрограммирования остается очень низкой, что препятствует применению этих клеток в клинике».

Группе доктора Вана принадлежит приоритет в установлении ранее неизвестной роли белка Jmjd3 – отрицательной регуляции перепрограммирования клеток. Белок Jmjd3, кодируемый геном Jmjd3 (известным также как KDM6B), участвует во многих биологических процессах, в том числе в созревании нервных клеток и дифференцировке клеток иммунной системы. Ученым удалось показать, что для значительного повышения эффективности перепрограммирования фибробластов молодых мышей достаточно нокдауна или удаления гена Jmjd3.

Исследователи установили две ранее неизвестные функции белка Jmjd3: он помогает регулировать рост клеток и клеточное старение и инактивирует другой ядерный белок – PHF20. В ходе исследования выяснилось, что PHF20 также необходим для перепрограммирования: клетки без PHF20 не удается трансформировать в плюрипотентные.

«Таким образом, если речь идет о повышении эффективности получения ИПСК, то, подавляя экспрессию Jmjd3, мы убиваем одним выстрелом двух зайцев», – поясняет доктор Ван.

Перепрограммирование соматических клеток для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток связано с глубокими эпигенетическими изменениями,
и роли различных эпигенетических факторов и механизмы их влияния на этот процесс остаются во многом неизученными. Доктор Ван и его группа первыми установили
роль белка Jmjd3 в ингибировании процесса перепрограммирования и доказали, что для повышения эффективности перепрограммирования фибробластов
молодых мышей достаточно нокдауна или удаления гена Jmjd3. (Фото: Methodist Hospital, Houston)

«Результаты наших экспериментов демонстрируют ранее неизвестную роль Jmjd3 в перепрограммировании клеток и углубляют понимание молекулярных механизмов, с помощью которых ось Jmjd3-PHF20 контролирует этот процесс», – прокомментировали результаты исследования его участники.

Белок Jmjd3 может быть не единственным генетическим препятствием в перепрограммировании клеток в стволовые.

«Устранение других препятствий поможет еще больше повысить эффективность перепрограммирования и позволит получать специфичные для конкретного пациента ИПСК для клинического применения», – уверен доктор Ван.

Аннотация к статье Jmjd3 Inhibits Reprogramming by Upregulating Expression of INK4a/Arf and Targeting PHF20 for Ubiquitination