Эмбриональные стволовые клетки получены без эмбрионов
С момента открытия человеческих эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), способных дифференцироваться практически во все типы клеток организма, специалисты надеются на то, что со временем их можно будет использовать для лечения широкого спектра заболеваний.
Однако выделение клеток из эмбриона подразумевает его разрушение, что является серьезной проблемой с этической точки зрения. В 2006 году исследователи предложили альтернативу эмбриональным стволовым клеткам – так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), получаемые путем возвращения клеток взрослого организма в плюрипотентное состояние. Это достигается путем введения в клетки с помощью вирусных векторов генетического материала, что изменяет исходное состояние клеток и может вызывать их озлокачествление.
Во избежание этих сложностей некоторые исследователи предпочитают работать с взрослыми стволовыми клетками, однако возможности их использования ограничены, так как из-за частичной дифференцировки они могут давать начало только клеткам определенного типа.
Недавнее исследование, проведенное учеными бостонского Brigham and Women's Hospital совместно с японскими коллегами из Центра биологии развития RIKEN, продемонстрировало, что любые зрелые клетки взрослого организма можно репрограммировать в клетки, являющиеся аналогами эмбриональных стволовых клеток. Разработанный ими протокол репрограммирования получил название STAP (от англ. stimulus-triggered acquisition of pluripotency – запускаемое стимулом приобретение плюрипотентности). Наиболее важной особенностью этого протокола является то, что он не требует введения в клетки чужеродной ДНК.
Авторы предположили, что, подобно каллусу – скоплению клеток, формируемого растениями на месте повреждения для того, чтобы выпустить новый побег, – любая зрелая клетка взрослого организма под действием стресса может естественным образом де-дифференцироваться.
Для проверки гипотезы они размножили в лабораторных условиях мышиные лимфоциты и подвергли их сублетальному воздействию различных повреждающих факторов, таких как физическое травмирование, низкий уровень кислорода и высокая кислотность среды. Оптимальным оказалось получасовое помещение клеток в кислую среду (рН 5,7). Эксперименты показали, что в обычной питательной среде выжившие клетки в течение нескольких дней восстанавливались от стрессового воздействия путем естественного перехода в состояние, эквивалентное плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток.
Подвергшиеся воздействию кислоты лимфоциты экспрессируют маркер плюрипотентности Oct4.
Для оценки потенциала этих клеток ученые использовали лимфоциты мышей линии GFP+, клетки которых при освещении светом определенной длины волны испускают зеленое свечение. Такие светящиеся лимфоциты помещали в кислую среду, после чего в течение несколько дней наблюдали за их превращением в плюрипотентные клетки, формирующие сферические кластеры. Эти кластеры вводили в развивающийся эмбрион обычной мыши для создания так называемой химеры. Последующий анализ эмбриона показал, что имплантированные клетки формировали светящиеся GFP+ ткани во всех органах. Это является подтверждением их плюрипотентности.
Мышиный эмбрион, во всех тканях которого присутствуют STAP-клетки.
Исследователи предполагают, что неизвестные на сегодняшний день функции клеток, активируемые внешним стрессом, «освобождают» зрелые клетки от приобретенных ранее «обязательств» и позволяют им вернуться в состояние плюрипотентности. Они планируют продолжить изучение этого процесса на клетках более сложных млекопитающих, в том числе человека.
Воспроизведение полученных результатов на человеческих клетках откроет огромные беспрецедентные возможности в области регенеративной медицины.
Статьи Haruko Obokata et al. Stimulus-triggered fate conversion of somatic cells into pluripotency и Bidirectional developmental potential in reprogrammed cells with acquired pluripotency опубликованы в журнале Nature.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Phys.org:
Researchers create embryonic stem cells without embryo.
30.01.2014