На настоящий момент разработано два способа получения из дифференцированных клеток человека стволовых клеток, способных формировать все клеточные типы в организме – с помощью клонирования и с помощью генетического репрограммирования. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature, исследователи сравнили генетически идентичные стволовые клетки человека, полученные двумя разными методами, и выявили отличия в экспрессии генов, которые могут быть важны для медицинских исследований и клеточной терапии.
Плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) могут дать начало любому типу клеток в организме, поэтому они используются для исследования заболеваний и потенциально могут быть использованы для их лечения. Плюрипотентные стволовые клетки человека впервые были получены в 1998 г. из эмбрионов, оставшихся после процедур лечения бесплодия, и до сих пор считаются «золотым стандартом», поскольку способность эмбрионов формировать все типы тканей организма не вызывает сомнений.
Современные методы – перенос ядра (клонирование) и генетическое репрограммирование – позволяют использовать непосредственно клетки самих пациентов для создания плюрипотентных стволовых клеток, генетически идентичных их организму. Для научных целей такое соответствие позволяет получить клетки людей, чья история болезни известна. Для лечения соответствие означает, что клетки вероятнее всего будут пригодными для терапии.
В 2013 г. Шухрат Миталипов, специалист в области клеточной биологии из Орегонского Университета Здоровья и Наук и его коллеги первыми получили ПСК человека, используя метод переноса ядра, также известный как клонирование. Исследователи выделили ядро из культуры клеток кожи, переместили его в неоплодотворенную яйцеклетку, чье ядро предварительно удалили, и затем получили эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) из сформировавшегося эмбриона.
Эмбриональные стволовые клетки человека, полученные методом переноса ядра, также известным как клонирование.
В новой статье Миталипов и его коллеги сравнили полученные путем клонирования ЭСК с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), полученными с помощью внедрения генов «репрограммирования» в клетки той же самой культуры клеток кожи, использованной для клонирования.
По словам Миталипова, ни в одном случае генетический материал не стал полностью подобен эмбриональному состоянию, но один из подходов оказался явно успешнее.
«Перенос ядра не привел к полной «перенастройке», однако позволил достичь очень хороших результатов по сравнению с репрограммированием», - поясняет ученый.
Для непосредственной оценки относительного качества двух типов клеток исследователи проверили характер метилирования генома клеток, полученных двумя способами, в сравнении с клетками «золотого стандарта», полученными из эмбрионов. Метилирование ДНК является одним из способов эпигенетической модификации, влияющим на экспрессию генов, но не изменяющим непосредственно генетического кода.
Характер метилирования ЭСК, полученных путем переноса ядра, больше походил на таковой у клеток, полученных из оплодотворенной яйцеклетки, по сравнению с паттерном метилирования ИПСК. Разница в экспрессии всех трех типов клеток касалась более 1200 генов; большинство отличий (около 65%) наблюдалось между ИПСК и двумя другими типами клеток. Эти отличия, по словам Миталипова, могут означать, что ЭСК, полученные путем переноса ядра, более способны к развитию в другие типы клеток, чем ИПСК.
«Это важное исследование. Оно указывает на некоторые явные отличия», - рассказывает Мартин Пера, специалист в области стволовых клеток, изучающий плюрипотентность в Университете Мельбурна в Австралии. Однако, по его словам, многое еще предстоит сделать.
Эпигенетические модификации ИПСК иногда становятся более похожими на таковые у ЭСК с течением культивирования, и пока не ясно, будут ли иметь значение отличия, отмеченные Миталиповым и его коллегами, когда стволовые клетки станут специализированными.
Скорее всего, генетическое репрограммирование останется основным методом получения плюрипотентных стволовых клеток, полагает Пера. Перенос ядра этически, логистически и технически более сложен. Он требует получения яйцеклеток от молодых женщин, создания эмбриона и его дальнейшего разрушения в исследовательских целях. (Миталипову и его сотрудникам понадобилось одобрение института и специальное финансирование для работы на клетках). Кроме того, метод переноса ядра требует нескольких месяцев обучения.
По словам Пера, такие исследования необходимы, поскольку понимание процессов «перестраивания» яйцеклеткой перенесенного ядра в эмбрионально-подобное состояние, позволило бы раскрыть важную биологическую загадку и помочь в усовершенствовании методов создания плюрипотентных стволовых клеток.
«Наблюдая эти отличия, мы можем получить ключи к тому, как модифицировать процесс получения ИПСК, чтобы добиться большего сходства с эмбриональными стволовыми клетками», - поясняет Пера.
Источник: Коммерческие биотехнологии
