Открытие ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco, UCSF) в области изучения стволовых клеток может оказать значительное влияние на разработку более эффективных методов получения стволовых клеток, необходимых для выращивания тканей для заместительной терапии.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs),
очень близкие по потенциалу дифференцировки к эмбриональным
стволовым клеткам, трансформируются в клетки сердца (синие) и
нервные клетки (зеленые). (Gladstone Institutes/Chris Goodfellow)

Эта работа касается стратегии перепрограммирования стволовых клеток взрослого организма в близкое к эмбриональному состояние, в котором они снова могут стать клеткой любого типа.

Эффективность этого процесса может повыситься благодаря открытию биохимических путей, подавляющих необходимое перепрограммирование активности генов во взрослых человеческих клетках.

«Наша новая работа имеет большое значение как для регенеративной медицины, так и для изучения рака», – говорит руководитель исследования Мигель Рамало-Сантос (Miguel Ramalho-Santos), PhD, доцент кафедры акушерства, гинекологии и репродукции, научный сотрудник Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток Эли и Эдит Бродов (Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research) UCSF.

В 2012 году открытие, доказавшее возможность обращения вспять часов развития специализированных клеток взрослого организма и лишения зрелых клеток их отличительных особенностей и характеристик, было удостоено Нобелевской премии по физиологии и медицине. Премия была вручена Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), MD, из Киотского университета (Kyoto University), Япония, и Институтов Гладстона (Gladstone Institutes) UCSF. Ученые узнали, как сделать соматические клетки бессмертными и перепрограммируемыми, что теоретически можно использовать для получения любого типа ткани.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) рассматриваются в качестве альтернативного экспериментального подхода к продолжающимся попыткам выращивания тканей из стволовых клеток, полученных из находящихся на ранней стадии развития человеческих эмбрионов. Однако, несмотря на перспективность ИПСК и на продолжающийся вокруг их изучения ажиотаж, процент соматических клеток, успешно перепрограммированных в ИПСК, обычно очень низок, а получаемые в результате клетки не полностью «забывают» о своей предыдущей жизни в качестве специализированных клеток.

Ученые получают стволовые клетки, активируя в соматических клетках гены плюрипотентности – начиная с так называемых факторов Яманака. Этот процесс поворачивает созревание клетки вспять.

Однако, отмечает доктор Рамало-Сантос, уже со времени получения первых ИПСК было понятно, что специализированные клетки, из которых они получены, не являются tabula rasa. Они экспрессируют свои собственные гены, вполне способные противодействовать перепрограммированию. Но природа того, что именно происходит в процессе перепрограммирования, была изучена недостаточно.

«Теперь, генетически устранив несколько барьеров, мы установили, что эффективность получения ИПСК может быть значительно повышена», – продолжает ученый.

По его мнению, это открытие будет способствовать ускорению безопасного и эффективного использования ИПСК и других перепрограммированных клеток.

Исследователи идентифицировали не отдельные гены-барьеры, а, скорее, группы совместно действующих и использующих различные механизмы генов, воздвигающие преграды перед перепрограммированием.

«Практически на всех уровнях функций клетки есть гены, противодействующие перепрограммированию сложно скоординированным образом», – продолжает Рамало-Сантос.

Эти механизмы, вероятно, помогают взрослым клеткам сохранять свою идентичность и функциональные роли.

«Как Красная королева из книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье», постоянно бегущая, чтобы оставаться на одном и том же месте, взрослые клетки, по-видимому, прилагают массу усилий, чтобы оставаться в одном и том же состоянии», – проводит параллель ученый.

Помимо сохранения целостности наших тканей эти гены-барьеры, вероятно, играют важную роль в развитии заболеваний, включая предотвращение некоторых видов рака, считает Рамало-Сантос.

Оригинальная статья

Systematic Identification of Barriers to Human iPSC Generation