Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Повышение эффективности получения ИПСК: белки – отдельно, вирусы – отдельно

Неожиданная взаимосвязь между воспалением и способностью клетки «перепрограммироваться»

Дмитрий Джагаров, «Биомолекула»

Исследователи из Стэнфордского университета неожиданно открыли действенный способ повышения эффективности перепрограммирования соматических клеток в стволовые. Оказалось, что помимо белков-индукторов, считываемых клеткой с вирусного носителя-вектора, необходимо присутствие самого вируса, который активирует один из рецепторов врожденной иммунной системы.

В работе, заслужившей Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2012 году, японский исследователь Шинья Яманака продемонстрировал, что клетки взрослого организма можно вернуть в состояние, аналогичное эмбриональной клетке. Для такого кардинального омоложения клетки требуется гиперактивация всего четырех генов (Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc), доставленных в клетку с помощью ретровирусов.

Казалось бы, найден «родник вечной молодости и здоровья». Да не тут то было. Хотя с помощью этого метода можно омолодить даже клетки столетних, клиницисты не спешат использовать это открытие, так как внедрение в геном с помощью вируса инородной ДНК вполне может привести к генетическим нарушениям, вплоть до злокачественной трансформации. Преодолеть этот недостаток, по мнению ряда исследователей, может использование при перепрограммировании не генов, а просто проникающих в ядро белков, которые эти гены кодируют.

Однако попытки использовать белки вместо генов оказались неудачными. Эффективность перепрограммирования с помощью проникающих в ядро белковых факторов оказалась ничтожно мала. Ученые задались вопросом: «Почему белки действуют на несколько порядков менее эффективно, чем „вирусная“ доставка генов?» Может быть, вирус как-то помогает перепрограммированию? Но как? Ответ был получен в экспериментах, где вместе с перепрограммирующими белками был использован посторонний вирус, не несущий генов необходимых для перепрограммирования. Оказалось, что необходимым условием для перепрограммирования клеток и получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) является активация врожденной иммунной системы.

В статье, опубликованой группой ученых во главе с Кеннетом Zaret 22 ноября в журнале Cell (Facilitators and Impediments of the Pluripotency Reprogramming Factors' Initial Engagement with the Genome), описаны и другие препятствия для перепрограммирования соматических клеток в ИПСК, а также показано, как их преодолеть, чтобы значительно повысить эффективность и скорость генерации ИПСК. Эти исследователи обнаружили большую область генома, которая не поддавалась связыванию перепрограммирующих факторов в течение 48 часов, но в конечном итоге была активирована, что и требовалось для формирования индуцированных плюрипотентных клеток. Эти «не поддающиеся» последовательности, как правило, химически отмечены модификацией гистона H3 метильными группами (называемой H3K9me3). Оказалось, что если заблокировать ферменты, которые создают такого рода метки, можно значительно ускорить процесс перепрограммирования.

Дальнейшие исследования показали, что вирус вызывает воспалительную реакцию и инициирует активацию в клетке рецептора-«таможенника» 3 (toll-like receptor 3), сокращенно TLR3. (Кстати, за открытие и изучение толл-подобных рецепторов тоже вручена Нобелевская премия. А название свое они получили не от английского слова toll – «пошлина», «тариф», – а от немецкого Toll – «сумасбродный», «безумный».)

Действительно, «выключение» гена TLR3 с помощью РНК-интерференции снижает эффективность вирусного метода перепрограммирования, существенно уменьшая количество ИПСК на выходе. Стимуляция же TLR3, вызываемая синтетическим аналогом двухцепочечной РНК вместо вируса, вызывала увеличение эффективности перепрограммирования. Выяснилось, что активация TLR3 приводит к эпигенетическим изменениям определенных участков хроматина, делая их доступными для белковых факторов перепрограммирования (Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc), а также для «модификаторов» эпигенома (таких, как, например, бета-катенин). Это облегчает индукцию генов, вовлеченных в перепрограммирование, и вызывает образование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

В целом, это открытие может помочь разработке новых методов получения ИПСК с помощью проникающих в клетку перепрограммирующих белков – методики возможно более безопасной, а потому более приемлемой для использования в клинике.

Написано по материалам работ:

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
22.11.2012

Читать статьи по темам:

иммунная система индуцированные плюрипотентные стволовые клетки рецепторы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Отключить «вредную» часть иммунитета

Метод селективного подавления иммунной системы может применяться для лечения рассеянного склероза и других аутоиммунных заболеваний, а также для предотвращения осложнений после трансплантации органов.

читать

Иммунотерапия рака: мини-обзор

Поводом для написания обзора передовых методов онкотерапии послужило то, что FDA включило в список своих приоритетов трастузумаб – новый препарат для лечения агрессивной формы рака молочной железы.

читать

Гистоны против бактерий

Биологи из Калифорнийского университета в Ирвине установили, что гистоновые белки, основной функцией которых является упаковка ДНК в ядре клетке, способны подавлять жизнедеятельность внутриклеточных бактерий.

читать

Ген FoxO, стволовые клетки, иммунитет и бессмертие

Изучая, почему бессмертен пресноводный полип гидра, ученые из немецкого города Киля неожиданно обнаружили связь этого феномена со старением человеческого организма.

читать

Телохранители стволовых клеток

Редкая и ранее неизвестная подгруппа иммунных клеток – макрофагов – поддерживает в костном мозге «вечно юное» состояние кроветворных стволовых клеток, препятствуя их дифференцировке.

читать