Ученые Еврейского университета в Иерусалиме (Hebrew University of Jerusalem) разработали новый коктейль для перепрограммирования соматических клеток в качественные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSCs). Используя новую комбинацию перепрограммирующих факторов, они добились более высокого качества стволовых клеток. Новый коктейль дает количественно меньшие колонии iPSCs, но 80 процентов из них проходят самый жесткий тест на плюрипотентность.

Регенеративная медицина – новая быстро развивающаяся область, методом которой является восполнение потерянных или поврежденных клеток, тканей или органов путем трансплантации клеток. Так как в использовании человеческих эмбриональных стволовых клеток присутствуют этические аспекты, хорошим решением является перепрограммирование соматических клеток в состояние, близкое к эмбриональному, используя определенную комбинацию перепрограммирующих факторов.

Получающиеся в результате такого перепрограммирования так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут быть использованы для замены клеток, потерянных в результате травмы или болезни. Однако процесс перепрограммирования соматических клеток приводит к возникновению генетических аномалий, ограничивающих их применение как в научных экспериментах, так и в клинической медицине.

Для получения iPSCs ученые встраивают в геном соматических клеток несколько генов, активных в эмбриональных клетках. Затем iPSCs можно направить по пути дифференциации в другие типы клеток, например, в миоциты или нейроны. Однако стандартная комбинация факторов, используемая для перепрограммирования, вызывает серьезные геномные аберрации. Стандартными факторами перепрограммирования сегодня считаются Oct4, Sox2, Klf4 и Myc, вместе известные как OSKM.

В сотрудничестве с профессором Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) Рудольфом Йянишем (Rudolf Jaenisch) доктор Йозеф Буганим и его коллеги разработали новый коктейль из перепрограммирующих факторов, позволяющий получать iPSCs высокого качества. Ученые предположили, что изменение перепрограммирующих факторов сделает процесс перепрограммирования соматических клеток более контролируемым. Работая с мышиными клетками, исследователи использовали биоинформационный анализ. Результатом их работы стал новый коктейль, состоящий из генов Sall4, Nanog, Esrrb и Lin28, вместе известных как SNEL.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обычно получают трансдукцией в клетки генов Oct4, Sox2,
Klf4 и Myc (OSKM), но такие клетки часто имеют генетические отклонения. Основываясь на результатах биоинформационного анализа,
доктор Буганим и его коллеги предложили новый коктейль, содержащий в своем составе гены Sall4, Nanog, Esrrb и Lin28 (SNEL).
Вновь разработанная комбинация перепрограммирующих факторов более эффективна, чем OSKM. Она дает количественно меньшие
колонии iPSCs, но 80 процентов из них проходят самый жесткий тест на плюрипотентность.
(Рис. Cell Stem Cell)

Полученные исследователями результаты показали, что важнейшую роль в определении количества и качества получающихся на выходе iPSCs играет взаимодействие между факторами перепрограммирования и что другая комбинация факторов позволяет получить продукт значительно более высокого качества.

Коктейль SNEL дает количественно меньшие колонии iPSCs, но около 80% из них проходят самый жесткий тест на плюрипотентность. Это значительно более высокий результат по сравнению с традиционным коктейлем OSKM, дающим большое количество колоний, большинство из которых, однако, не выдерживают этого теста.

Доктор Буганим предполагает, что более высокая эффективность SNEL, по сравнению с OSKM, объясняется тем, что в нем нет главных регуляторов Oct4 и Sox2, способных активировать часть генома соматических клеток. По его мнению, эта работа демонстрирует эффективность инструментов биоинформатики в получении высококачественных iPSCs.

Результаты, полученные израильскими и американскими учеными, приближают регенеративную медицину к клинике, где она сможет помочь пациентам, нуждающимся в трансплантационной терапии. В ближайшем будущем доктор Буганим и его коллеги будут стремиться найти оптимальные комбинации для получения человеческих iPSCs. По сравнению с мышиными человеческие соматические клетки в целом труднее поддаются перепрограммированию и их нельзя получить, используя коктейль SNEL.

Оригинальная статья:

The Developmental Potential of iPSCs Is Greatly Influenced by Reprogramming Factor Selection