Клеточная карьера
Из кожи в кишечник
Полина Лосева, «Чердак»
На репрограммирование клеток возлагают большие надежды, но оно до сих пор работает неэффективно. Кроме того, до конца неясно, как оно вообще происходит. Ученые придумали новый способ следить за клетками: они ввели в них уникальные ДНК-метки («штрихкоды»). Это позволяет им в конце эксперимента определить предков каждой клетки и выяснить, в какой момент они «свернули не туда».
История репрограммирования клеток началась с Синъя Яманаки, который научился превращать дифференцированные клетки взрослого человека в клетки зародыша (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки). Для этого он использовал четыре белка, которые раскручивали ДНК клеток и делали доступными «молчащие» у взрослых зародышевые гены. Из полученных стволовых клеток начали выращивать разные ткани и органы, генетически идентичные клеткам пациента. В этом году уже стартовали первые испытания нервных клеток, полученных таким образом, для лечения болезни Паркинсона.
Позже оказалось, что необязательно превращать клетки в зародышевые, а можно попробовать сразу получить клетки требующейся ткани. Этот вид репрограммирования называют трансдифференцировкой. Для этого достаточно раскрутить ДНК и одновременно активировать нужные гены, характерные для клеток этого типа. Однако все это очень низкоэффективные процедуры: полезный выход, как правило, не превышает нескольких процентов. И если мы хотим понять причины этого, то нужно научиться контролировать состояние клеток на каждом этапе пути.
Группа американских ученых в статье в Nature (Biddy et al., Single-cell mapping of lineage and identity in direct reprogramming) предложила свой вариант слежки за клеточной судьбой. Они брали фибробласты из кожи мышей и пытались превратить их в клетки – энтодермальные предшественники (из которых у зародыша развиваются кишечник и пищеварительные железы). А чтобы следить за их судьбой, время от времени в каждую клетку с помощью вируса встраивали уникальный маркер ДНК (так называемый ДНК-штрихкод). Этот штрихкод экспрессировался наравне с другими генами, работающими в клетке. Эту технологию они назвали мечением клеток (CellTagging).
Репрограммирование клеток занимает примерно месяц. Каждые три-шесть дней ученые отбирали несколько клеток из общей массы и проверяли, какие гены в них активны и какие штрихкоды они содержат. К концу месяца получилось генеалогическое дерево из штрихкодов: можно посмотреть, какие гены работали в каждой предковой клетке и получилось ли у ее потомков превратиться в клетку кишечника. По результатам можно определить гены, которые заведомо мешают репрограммированию. Один такой ген, Mettl7al, ученые уже обнаружили. Возможно, впоследствии мы научимся выключать эти гены и превращать кожу в кишечник эффективнее. А еще с помощью этого же метода можно будет строить генеалогические деревья для раковых клеток и искать конкретную причину их трансформации.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru