Получение иПСК – принципиально быстрее и эффективнее
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) обладают исключительно высоким терапевтическим потенциалом, поэтому разработчик метода получения обладающих схожими свойствами индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) из клеток кожи взрослого организма Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) в 2012 году был награжден Нобелевской премией. Однако эффективность этого метода очень низка и получаемые в результате клетки непригодны для клинического применения.
Исследователи института имени Вейцмана, работающие под руководством доктора Якуба Ханна (Yaqub Hanna), предложили подход, повышающий эффективность процесса продукции иПСК с 1% (или менее), обеспечиваемого наиболее эффективными из современных модификаций метода, до 100%. Этого им удалось достичь за счет высвобождения молекулярного «тормоза», предотвращающего трансформацию взрослых дифференцированных клеток в стволовые.
Левая колонка: традиционный метод получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). Правая колонка: новый метод получения иПСК, разработанный группой доктора Ханна. Вверху: клетки кожи (красного цвета); в центре: иПСК, полученные из клеток кожи (зеленого цвета); внизу: наложение верхних и центральных изображений. Клетки кожи, успешно репрограммированные в иПСК, выглядят ярко-желтыми. Только небольшая часть клеток на изображении слева претерпела репрограммирование, в отличие от результата на изображении справа.
В своей работе авторы обратили внимание на белок MBD3, функции которого до сих пор были неизвестны. В отличие от подавляющего большинства белков, продуцируемых определенными клетками в определенные периоды для выполнения определенных функций, белок MBD3 экспрессируется всеми клетками организма на всех этапах его развития. Более детальное изучение выявило небольшое исключение из этого правила: оказалось, что MBD3 не экспрессируется делящимися клетками зарождающегося эмбриона в течение первых трех дней после оплодотворения яйцеклетки. На четвертый день после оплодотворения клетки начинают синтезировать белок MBD3, что совпадает с началом их дифференцировка и постепенной утратой плюрипотентности (способности дифференцироваться в клетки разных типов).
Для репрограммирования клеток кожи Шинья Яманака с помощью вирусных векторов встраивал в их геном четыре гена, что делало получаемые иПСК потенциально небезопасными при введении пациенту. Весь процесс при этом занимал четыре недели, а выход клеток составлял всего лишь около 0,1%. Авторы продемонстрировали, что удаление белка MBD3 сокращает период трансформации клеток до 8 дней и повышает эффективность процесса до 100%. Это открытие имеет важнейшее значение для разработки методов производства иПСК для клинического применения, однако вопрос обеспечения безопасности получаемых клеток остается открытым.
Доктор Ханна подчеркивает, что достижение его группы основано на наблюдениях над естественными механизмами эмбрионального развития. Он также отмечает, что при работе с процессами репрограммирования клеток исследователи могут получить огромную пользу из максимально глубокого изучения процессов формирования эмбриональных стволовых клеток в природе, так как именно природа производит самые лучшие клетки с помощью самого эффективного метода.
Статья Yoach Rais et al. Deterministic direct reprogramming of somatic cells to pluripotency опубликована в журнале Nature.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Weizmann Institute of Science:
Stem Cell Reprogramming Made Easier.
20.09.2013