ИПСК без помощи вирусов и генов: просто, эффективно, безопасно
Эффективная модель получения человеческих индуцированных плюрипотентных
стволовых клеток без ДНК-интеграции
LifeSciencesToday по материалам University of California:
UC San Diego Researchers Develop Efficient Model for Generating Human iPSCs
Ученые Школы медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego School of Medicine) разработали простой и легко воспроизводимый метод получения человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), основанный на РНК. Результаты их исследования опубликованы в журнале Cell Stem Cell (Yoshioka et al., Efficient Generation of Human iPSCs by a Synthetic Self-Replicative RNA). Новый подход открывает широкие перспективы в использовании ИПСК в научных исследованиях и, возможно, в терапии стволовыми клетками.
Американским ученым удалось разработать гораздо более эффективный, чем основанные на встраивании ДНК, метод. Он позволяет избежать потенциальных проблем с интеграцией и, очевидно, представляет собой более безопасный и простой способ создания ИПСК с точки зрения их будущего клинического использования.
Получение человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток открывает широкие возможности в переходе к клиническому использованию методов регенеративной медицины, основанных на собственных стволовых клетках конкретного пациента. Плюрипотентность означает, что эти клетки обладают способностью давать начало любому типу клеток организма. Человеческие ИПСК, как правило, искусственно получаются из не плюрипотентных дифференцированных клеток, таких как клетки глубоких слоев кожи фибробласты, представляющие соединительную ткань, составляющую структурную основу многих других тканей.
ИПСК сохраняют характеристики природных плюрипотентных стволовых клеток, известных как эмбриональные стволовые клетки. Так как развиваются они из собственных клеток пациента, считалось, что их использование в лечебных целях позволит избежать любых иммуногенных реакций. Однако, в зависимости от методов получения, применение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток может быть связано со значительным риском, ограничивающим их клиническое применение. Например, использование вирусов в качестве средства доставки генов для изменения генома дифференцированных клеток может спровоцировать их раковое перерождение.
Ранее разработанные методы получения ИПСК, позволяющие избежать интеграции ДНК, сложны и неэффективны в воспроизведении. Поэтому исследователи из UCSD сосредоточили свое внимание на альтернативном подходе, основанном на самореплицирующейся РНК. В этом случае необходимость во встраивании генов в ДНК отпадает, при этом метод дает возможность в управляемом режиме сохранять и разрушать РНК, которые достаточно ввести в клетку всего один раз.
Получение человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток открывает широкие перспективы в разработке методов лечения целого ряда заболеваний, однако без интегративных ДНК-векторов оно остается проблематичным. Ученые UCSD разработали простой и легко воспроизводимый метод получения ИПСК на основе РНК, в котором используется одиночный синтетический самовоспроизводящийся РНК-репликон (репликативная форма РНК вируса венесуэльского лошадиного энцефалита, VEE-RF RNA), экспрессирующий на стабильно высоком уровня четыре перепрограммирующих фактора (OCT4, Klf4, SOX2 и либо c-MYC, либо GLIS1) до регулируемой деградации РНК. Однократная трансфекция VEE-RF RNA во вновь образованные или взрослые человеческие фибробласты приводит к эффективной генерации ИПСК со всеми признаками стволовых клеток, включая маркеры клеточной поверхности, глобальные профили экспрессии генов и способность in vivo дифференцироваться во все три зародышевых листка. ИПСК, созданные с использованием РНК-репликона, свободны от трансгенов.
Художественное (с сайта UC Santa Barbara) и схематическое (из статьи в Cell Stem Cell) изображение
метода получения человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с помощью РНК.
Используя вирус венесуэльского лошадиного энцефалита (Venezuelan equine encephalitis virus, VEE) с удаленными структурными и сохраненными неструктурными белками, ученые добавили четыре перепрограммирующих фактора (OCT4, KLF4, SOX2 и либо c-MYC, либо GLIS1) в только что образовавшиеся или взрослые человеческие фибробласты, проведя однократную трансфекцию репликативной формы (replicative form, RF) РНК вируса.
«Результатом этой трансфекции стала эффективная генерация ИПСК со всеми признаками стволовых клеток», – поясняет руководитель исследования Стивен Доуди (Steven Dowdy), PhD, профессор кафедры клеточной и молекулярной медицины UCSD. «Этот метод отличается высокой воспроизводимостью, эффективностью, не требует интеграции – и он работает».
Новый метод дает хорошие результаты как на молодых, так и на старых человеческих клетках, и это важно, так как пригодные для лечения болезней или создания моделей заболеваний индуцированные плюрипотентные стволовые клетки должны быть получены из клеток людей среднего или пожилого возраста, более склонных к развитию заболеваний, которые ученые пытаются лечить. Кроме того, он позволяет легко заменять перепрограммирующие факторы, добавляет профессор Доуди.
Работа финансировалась Калифорнийским институтом регенеративной медицины (California Institute for Regenerative Medicine) и Национальными институтами здравоохранения (National Institutes of Health) США.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
26.08.2013