Первым этапом SCNT является энуклеация, или удаление, из человеческой яйцеклетки ядерного генетического материала. Яйцеклетка удерживается пипеткой-держателем (слева) и ее хромосомы визуализируются с помощью поляризационного микроскопа. С помощью лазера в оболочке яйца (зоне пеллюцида) делается отверстие, в которое вводится пипетка меньшего размера (справа). Затем хромосомы засасываются в пипетку и медленно удаляются из яйцеклетки.
Ученые университета OregonHealth & ScienceUniversity и Орегонского национального центра изучения приматов (OregonNationalPrimateResearchCenter, ONPRC) успешно перепрограммировали клетки кожи человека в эмбриональные стволовые клетки, способные дифференцироваться в любой другой тип клеток организма. Основанные на стволовых клетках методы лечения открывают широкие перспективы развития регенеративной медицины – замены поврежденных в результате травмы или болезни клеток. К заболеваниям, которые можно лечить методами клеточной терапии, относят болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, заболевания сердца и травмы спинного мозга.
Научный прорыв группы во главе с Шухратом Миталиповым, PhD, старшим научным сотрудником ONPRC, – продолжение предыдущего успеха – трансформации в эмбриональные стволовые клетки клеток кожи обезьяны, – достигнутого в 2007 году. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Технология, используемая доктором Миталиповым, Паулой Амато, MD, и их коллегами, является вариантом широко используемого метода переноса ядер соматических клеток (somaticcellnucleartransfer, SCNT). Он заключается в пересадке ядра соматической клетки, содержащего ДНК организма, в яйцеклетку, из которой удален генетический материал. В результате развития такой неоплодотворенной яйцеклетки образуются стволовые клетки.
Шухрат Миталипов, PhD, старший научный сотрудник Орегонского национального центра изучения приматов.
«Тщательное изучение полученных с помощью этого метода стволовых клеток показало их способность дифференцироваться в несколько различных типов клеток, включая нейроны, гепатоциты и кардиомиоциты, так же, как это делают нормальные эмбриональные стволовые клетки. Кроме того, поскольку эти перепрограммированные клетки могут быть получены из ядерного генетического материала пациента, отсутствует риск отторжения трансплантата», - объясняет доктор Миталипов. «Хотя для разработки безопасных и эффективных методов лечения стволовыми клетками предстоит сделать еще очень многое, мы считаем, что это значительный шаг вперед в получении клеток, которые могут быть использованы в регенеративной медицине».
Еще одним важным аспектом этого исследования является то, что оно не связано с использованием эмбрионов – предметом продолжающихся этических споров.
Успех группы Миталипова в перепрограммировании человеческих клеток кожи основан на серии исследований клеток человека и обезьян. Предыдущие неудачные попытки нескольких лабораторий показали, что человеческие яйцеклетки, по-видимому, более хрупки, чем яйцеклетки других видов животных. Поэтому процесс их развития при перепрограммировании уже известными методами останавливался до получения стволовых клеток.
Ученые установили, что ключевыми факторами, ответственными за результаты перепрограммирования методом переноса ядер соматических клеток (SCNT), являются преждевременный выход ооцитов человека из мейоза и их субоптимальная активация. Оптимизированный SCNT-подход, разработанный для преодоления этих ограничений, позволил получить человеческие NT-ЭСК. Эмбриональные стволовые клетки, полученные методов переноса ядер соматических клеток, демонстрируют нормальный диплоидный кариотип и наследуют ядерный геном исключительно соматических родительских клеток. Экспрессия генов и профили дифференциации человеческих NT-ЭСК аналогичны таковым ЭСК, полученных из эмбрионов, что говорит об эффективном перепрограммировании соматических клеток в плюрипотентное состояние.
Чтобы решить эту проблему, ученые изучили различные альтернативные подходы, сначала разработанные на клетках обезьян, а затем перенесенные на человеческие клетки. Им удалось найти способ «заставить» клетку во время пересадки ядра оставаться в стадии метафазы, что и стало ключом к успеху. Метафаза – этап естественного процесса мейоза, когда перед делением генетический материал клетки выстраивается по центру. Они установили, что поддержание стадии метафазы с помощью химических веществ на протяжении всего процесса переноса ядра предотвращает остановку развития клетки и позволяет получить стволовые клетки.
Однако, в то время как этот метод может считаться методом клонирования стволовых клеток, обычно называемым терапевтическим клонированием, он вряд ли позволит получать человеческие клоны, то есть осуществлять репродуктивное клонирование. Многолетние исследования с использованием метода переноса ядер соматических клеток не привели к успеху в получении клонов обезьян. Скорее всего, это относится и к созданию человеческих клонов. Кроме того, сравнительная хрупкость человеческих клеток, как показано в этом исследовании, является важным фактором, который, вероятно, предотвратит развитие клонов.
«Наше исследование направлено на получение стволовых клеток для использования в будущих методах лечения болезней», - добавляет доктор Миталипов. «Достижения в переносе ядер часто приводят к общественной дискуссии об этичности клонирования человека, но это не наш случай, и мы не считаем, что наши результаты могут быть использованы другими для расширения возможностей репродуктивного клонирования человека».
Источник: LifeSciencesToday
