Индуцированное транскриптомом ремоделирование фенотипа
Ученые превратили мозг в сердце
CNewsR&D по материалам Penn Medicine –
A Change of Heart: Penn Researchers Reprogram Brain Cells to Become Heart Cells
Новый метод переноса информационных РНК позволяет превращать клетки нервной ткани и кожи непосредственно в клетки сердечной мышцы без использования факторов роста и других химических сигналов.
В течение последнего десятилетия исследователи предпринимали множество попыток репрограммирования одних типов клеток в другие. Кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы – являются одной из заветных целей подобных экспериментов, так как ученые не теряют надежды найти эффективный и безопасный способ восстановления повреждений ткани сердца с помощью клеток, выращенных в пробирке.
Ученые университета Пенсильвании впервые продемонстрировали возможность прямого превращения двух типов клеток, не имеющих отношения к тканям сердца, а именно фибробластов кожи и астроцитов нервной ткани, в кардиомиоциты с помощью переноса информационных РНК (иРНК). (Kim et al., Transcriptome transfer provides a model for understanding the phenotype of cardiomyocytes // PNAS, published online before print July 5, 2011.)
Полученный исследователями кардиомиоцит (в центре)
демонстрирует распределение белков (зеленого и красного цвета),
характерное для молодых кардиомиоцитов.
За основу эксперимента исследователи взяли теорию, согласно которой принадлежность клетки к той или ткани определяется содержащимся в ней набором иРНК (транскриптомом), являющихся матрицами для синтеза белков. С помощью метода липид-опосредованной трансфекции они внедрили в астроциты и фибробласты избыточное количество иРНК, выделенной из клеток сердечной мышцы. Сердечные иРНК, получившие количественное преимущество над собственными иРНК клеток, «захватили» рибосомы и запустили активный синтез белков, характерных для кардиомиоцитов. Накопление этих белков, в свою очередь, изменило профиль экспрессии генов в ДНК клеток, которые в конечном итоге превратились в полноценные клетки сердца. Изучение РНК-профиля, формы, а также иммунологических и электрических свойств полученных кардиомиоцитов подтвердило эффективность «превращения».
Принципиальным отличием предложенного метода, получившего название «индуцированное транскриптомом ремоделирование фенотипа» или ИТРФ, от используемого многими лабораториями подхода, заключающегося в создании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и их последующей трансформации в целевые клетки, является отсутствие промежуточного этапа и необходимости использования различных факторов роста, необходимых для изменения статуса клетки. Новый подход более сходен с популярным ранее методом переноса ядра (использованным для создания знаменитой клонированной овцы Долли), при котором ядро одной клетки встраивают в другую клетку, которая впоследствии трансформируется согласно инструкциям, зашифрованным в иРНК, синтезирующихся на хромосомах нового ядра.
Созданные с помощью метода индуцированного транскриптомом ремоделирования кардиомиоциты, несомненно, имеют большую ценность для фундаментальной науки. Однако нетрудно предположить, что в будущем создание кардиомиоцитов из клеток пациентов позволит проводить персонализированный скрининг эффективности лекарственных препаратов, а также, возможно, использовать эти клетки для восстановления повреждений сердечной ткани.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
14.07.2011