Плюрипотентные стволовые клетки: еще быстрее и эффективнее
Большой шаг к эффективному перепрограммированию клеток
LifeSciencesToday по материалам CRG: A big step for cell reprogramming
Группа ученых из барселонского Центра геномной регуляции (Centro de Regulacion Genomica, CRG) разработала более быстрый и эффективный метод получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Их открытие, опубликованное он-лайн в журнале Nature (Bruno Di Stefano et al., C/EBPalfa poises B cells for rapid reprogramming into induced pluripotent stem cells), сокращает необходимое для перепрограммирования клеток время с нескольких недель до нескольких дней и дает новую информацию о процессе перепрограммирования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и их потенциальном использовании в медицине.
В прошлом году доктор Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), вместе с доктором Джоном Гёрдоном (John Gurdon), был удостоен Нобелевской премии в области медицины за открытие возможности трансформировать специализированные тканевые клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSCs). Эти клетки ведут себя аналогично эмбриональным стволовым клеткам, но могут быть созданы из дифференцированных взрослых клеток. В открытии доктора Яманаки заключен огромный потенциал для развития регенеративной медицины, но практическому использованию полученных им результатов мешают несколько препятствий: перепрограммировать удается очень небольшой процент клеток, а сам процесс перепрограммирования занимает недели и, что очень важно, носит, в значительной степени, случайный характер.
Исследователи из Центра геномной регуляции описали новый механизм, включением которого взрослые клетки можно успешно перепрограммировать в iPSCs за очень короткий период времени.
«Для перепрограммирования одного типа клеток крови в другой – трансдифференциации – наша группа уже использовала особый фактор транскрипции (С/EBPalfa). Теперь мы установили, что этот фактор выступает в качестве катализатора и при перепрограммировании взрослых клеток в iPSCs», – объясняет руководитель работы профессор-исследователь Томас Граф (Thomas Graf). «В работе, которую мы только что опубликовали, представлено подробное описание механизма трансформации клетки крови в iPS-клетку. Теперь мы понимаем используемый клеткой механизм и можем перепрограммировать ее и снова сделать плюрипотентной – контролируемо, результативно и за короткое время».
Колонии плюрипотентных клеток, полученные через четыре дня после перепрограммирования факторами Яманаки
и 18 часов экспрессии C/EBPalfa в В-лимфоцитах. (Фото: Centre for Genomic Regulation)
Генетическая информация плотно упакована в ядре клетки, и, чтобы получить доступ к генам, нужно распутать этот «моток шерсти» в области, где находится нужная информация. Фактор C/EBPalfa временно открывает область, содержащую гены, ответственные за плюрипотентность. Это означает начало процесса перепрограммирования, и случайности больше нет места; вовлеченные в него гены готовы активироваться и делают возможным успешное перепрограммирование всех клеток.
«Мы уже знали, что С/EBPalfa связан с процессом трансдифференцировки клеток. Теперь мы знаем его роль и почему он является катализатором перепрограммирования», – комментирует аспирант лаборатории Томаса Графа Бруно Ди Стефано (Bruno Di Stefano), первый автор статьи. «Процесс перепрограммирования, описанный Яманакой, занимает недели, имеет очень низкую эффективность и, кроме того, идет с накоплением мутаций и ошибок. При использовании C/EBPalfa тот же процесс занимает всего несколько дней, имеет гораздо более высокую результативность и меньшую вероятность ошибок», – говорит молодой ученый.
Открытие ученых из CRG углубляет наше понимание молекулярных механизмов образования стволовых клеток и представляет большой интерес с точки зрения изучения ранних стадий жизни в период эмбрионального развития. В то же время эта работа дает новые ключи к успешному перепрограммированию человеческих клеток и к дальнейшим достижениям в области теоретической и практической регенеративной медицины.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
17.01.2014