Ученые Еврейского университета в Иерусалиме разработали новый коктейль для перепрограммирования соматических клеток в качественные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSCs).
Регенеративная медицина – новая быстро развивающаяся область, методом которой является восполнение потерянных или поврежденных клеток, тканей или органов путем трансплантации клеток. Поскольку использование человеческих эмбриональных стволовых клеток поднимает этические вопросы, хорошим решением является перепрограммирование соматических клеток в состояние, близкое к эмбриональному, используя комбинацию перепрограммирующих факторов.
Получающиеся в результате такого перепрограммирования так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут быть использованы для замены клеток, потерянных в результате травмы или болезни. Однако, как установили ученые, процесс перепрограммирования соматических клеток приводит к возникновению генетических аномалий, ограничивающих их применение как в научных исследованиях, так и в медицине.
Для получения iPSCs ученые подвергают соматические клетки воздействию коктейля из генов, активных в эмбриональных клетках. Затем iPSCs можно направить по пути дифференциации в другие типы клеток, например, в нейроны или клетки мышц. Однако стандартная комбинация факторов, используемая для перепрограммирования, ведет к возникновению серьезных геномных аберраций. Стандартными факторами перепрограммирования сегодня считаются Oct4, Sox2, Klf4 и Myc, вместе известные как OSKM.
Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме разработали новый коктейль из перепрограммирующих факторов, позволяющий получать iPSCs высокого качества. В этом исследовании доктор Йозеф Буганим из Медицинского научно-исследовательского института Израиль-Канада медицинского факультета Еврейского университета в Иерусалиме сотрудничал с учеными из лаборатории члена-учредителя Института биомедицинских исследований Вайтхеда Рудольфа Йяниша, профессора Массачусетского технологического института.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs) обычно получают трансдукцией в клетки Oct4, Sox2, Klf4 и Myc (OSKM). Хотя iPSCs плюрипотентны, они часто демонстрируют высокую степень вариабельности с точки зрения качества. Для будущего терапевтического использования необходимы надежные высококачественные iPSCs. Ученые показали, что главным детерминантом качества iPSCs является комбинация используемых факторов перепрограммирования. Основываясь на тетраплоидной комплементации, они установили, что эктопическая экспрессия Sall4, Nanog, Esrrb и Lin28 (SNEL) в мышиных эмбриональных фибробластах генерирует высококачественные iPSCs более эффективно, чем другие комбинации факторов, включая OSKM.
Ученые решили, что изменение перепрограммирующих факторов сделает процесс перепрограммирования соматических клеток более контролируемым и позволит получать iPSCs более высокого качества. Работая с мышиными клетками, доктор Буганим и научный сотрудник Стилиани Маркулаки использовали биоинформационный анализ. Результатом их работы стало создание нового коктейля из перепрограммирующих факторов – Sall4, Nanog, Esrrb и Lin28, – вместе известных как SNEL.
Полученные исследователями результаты показали, что важнейшую роль в определении количества и качества, получающихся на выходе iPSCs играет взаимодействие между факторами перепрограммирования и что другая комбинация факторов позволяет получить продукт значительно более высокого качества.
Коктейль SNEL дает количественно меньшие колонии iPSCs, но около 80% из них проходят самый жесткий тест на плюрипотентность. Это значительно более высокий результат по сравнению с традиционным коктейлем OSKM, дающим большое количество колоний, большинство из которых, однако, не выдерживают этого теста.
Доктор Буганим предполагает, что SNEL перепрограммирует клетки лучше, чем OSKM, так как он не основан на главных регуляторах Oct4 и Sox2, которые могут активировать часть генома соматических клеток. По его мнению, эта работа демонстрирует эффективность инструментов биоинформатики в получении высококачественных iPSCs.
Это исследование приближает регенеративную медицину к клинике, где она сможет помочь пациентам, нуждающимся в трансплантационной терапии. В ближайшем будущем доктор Буганим и его коллеги будут стремиться найти оптимальные комбинации для получения человеческих iPSCs. По сравнению с мышиными человеческие соматические клетки в целом труднее поддаются перепрограммированию и их нельзя получить, используя коктейль SNEL.
Источник: LifeSciencesToday
