Производство iPS-клеток: Открытие пятого элемента
С 2006 года исследователям удавалось генерировать из специализированных взрослых клеток индуцированные плюрипотентные клетки (iPS-клетки), имеющие огромный потенциал для применения, особенно в регенеративной медицине. Однако процесс их получения до конца не освоен. Две команды исследователей из Inserm, CNRS, Центра Леона Берара и Университета Клода Бернара в Лионе обнаружили молекулу, которая может способствовать производству этих индуцированных стволовых клеток. Их работа опубликована в Nature Communications 8 июля 2015 года.
Перепрограммирование уже специализированной клетки в стволовую — научное достижение, к которому стремятся многие исследователи. В 2006 году японский учёный Синъя Яманака впервые получил такие «индуцированные плюрипотентные клетки» (iPS-клетки), способные превращаться в любой тип клеток человеческого организма. Для этого в дифференцированные клетки необходимо ввести коктейль из четырёх генов. До этого момента подобной характеристикой обладали только эмбриональные человеческие клетки. iPS-клетки представляют собой многообещающий прорыв. С их помощью в перспективе можно будет заменять больные органы новыми, выращенными из собственных клеток пациента, исключая риски отторжения. Они также позволяют обойти этические проблемы, связанные с использованием клеток человеческих эмбрионов.
Несмотря на успех, клеточное перепрограммирование ещё не полностью контролируется. Оно ограничено рядом факторов, включая феномен запрограммированной клеточной смерти (апоптоза), который снижает количество производимых клеток. В этом контексте команда Фабриса Лавиаля в сотрудничестве с командой Патрика Мелена занялась поиском новых регуляторов процесса образования iPS-клеток.
С этой целью исследователи сосредоточили внимание на факторах, на которые влияют четыре индуцирующих гена, запускающих перепрограммирование. Затем из этого списка они отобрали те, что, как известно, играют роль в апоптозе и чей уровень экспрессии меняется в ходе перепрограммирования. После этого скрининга выделилась одна молекула — нетрин-1.
Нетрин-1 — это белок, естественным образом секретируемый организмом. Интересно, что он, среди прочего, способен предотвращать апоптоз. В первые дни перепрограммирования мышиных клеток исследователи наблюдали резкое снижение выработки ими нетрина-1. Этот дефицит ограничивал эффективность процесса. Затем учёные протестировали искусственное добавление нетрина-1 для компенсации его недостатка на ранних фазах перепрограммирования.
В результате количество iPS-клеток, полученных из мышиных клеток, оказалось значительно больше. Такое же наблюдение повторилось при изучении человеческих клеток: добавление нетрина-1 позволило получить из них в пятнадцать раз больше iPS-клеток.
С терапевтической точки зрения было важно определить, влияет ли это лечение на качество клеточного перепрограммирования.
«Согласно нескольким проверкам, обработка нетрином-1, по-видимому, не оказывает никакого влияния на геномную стабильность iPS-клеток или на их способность дифференцироваться в другие ткани», — говорит Фабрис Лавиаль, научный сотрудник Inserm.
Команда продолжает тестировать эффект нетрина-1 на перепрограммировании других типов клеток и стремится лучше понять механизм действия этой молекулы в физиологии стволовых клеток.