Супер-плюрипотентные стволовые клетки
Работающие под руководством Рудольфа Джаэниша (Rudolf Jaenisch) исследователи Уайтхедского Института биомедицинских исследований, входящего в структуру Массачусетского технологического института, конвертировали человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) и человеческие эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) в клетки, обладающие повышенным уровнем плюрипотентности. Результаты их работы опубликованы в предварительной on-line версии Proceedings of the National Academy of Sciences в статье «Human embryonic stem cells with biological and epigenetic characteristics similar to those of mouse ESCs».
Благодаря способности превращаться практически во все типы клеток организма эмбриональные стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки привлекают огромное внимание специалистов. Этические и юридические вопросы затруднили исследовательскую работу с эмбриональными стволовыми клетками человека, поэтому бОльшая часть исследований в настоящее время проводится с использованием мышиных клеток. Однако между мышиными и человеческими эмбриональными клетками существует ряд важных различий, поэтому существует большая вероятность того, что результат, полученный в работе с мышиными клетками, не удастся воспроизвести на клетках человека.
Исследователи уже научились с помощью генетического модифицирования предотвращать дифференцировку мышиных эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Однако мышиные и человеческие клетки имеют не разные профили экспрессии даже совпадающих генов, а их рост и дифференцировка зависят от различных сигнальных механизмов.
Из-за этих биологических различий исследователи называют мышиные эмбриональные и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки «наивными», а более зрелые клетки человека – «праймированными» (подготовленными) к дифференцировке.
Авторы предположили, что такое состояние человеческие клеток может быть результатом манипуляций, применяемых при создании и хранении клеточных линий. Для создания линий эмбриональных стволовых клеток ученые выделяют клетки из бластоцисты (раннего эмбриона, состоящего из 80-100 клеток) и помещают их в среду, содержащую другие клетки, синтезирующие факторы, необходимые для поддержания жизнеспособности и предотвращения дифференцировки стволовых клеток.
Для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток ученые встраивают в геном взрослых клеток 3-4 гена, обеспечивающих их трансформацию в клетки, сходные по свойствам с эмбриональными, которые также культивируют в содержащей вспомогательные клетки специализированной среде. Мышиные клетки обрабатывают по аналогичному протоколу, однако, по какой-то неизвестной причине, с немного отличающимся результатом.
Чтобы проверить возможность возвращения «наивности» человеческим эмбриональным и индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам, исследователи использовали существующие линии таких клеток, в геномы которых встроили два гена, традиционно используемых для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Кроме того, в среду культивирования модифицированных клеток добавили дополнительные факторы роста. Спустя примерно три недели клетки приобрели все качества, присущие их мышиным аналогам.
Происходящее случайным образом встраивание генов может стимулировать или подавлять экспрессию соседних генов, что может приводить к озлокачествлению или гибели клеток. Чтобы избежать этого, авторы провели скрининг сотен малых молекул в поисках соединений, обладающих эффектами, сходными с действием встраиваемых генов. В результате они создали коктейль из четырех молекул, повышающих плюрипотентность человеческих эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Несмотря на это достижение, авторы подчеркивают, что на сегодняшний день о наивных человеческих эмбриональных стволовых клетках известно совсем мало. Однако они уверены, что эти клетки открывают ученым новые возможности для изучения биологических особенностей эмбриональных клеток и в будущем окажут большое влияние на разработку методов клинического использования стволовых клеток.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily: Scientists Create Human Embryonic Stem Cells With Enhanced Pluripotency.
07.05.2010