Дизайнерские переключатели клеточной судьбы могут упростить биологию стволовых клеток

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон разработали новую стратегию для перепрограммирования клеток из одного типа в другой более эффективным и менее предвзятым способом, чем предыдущие методы.

Новый подход, опубликованный на этой неделе (5 декабря 2016 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), использует библиотеку искусственных транскрипционных факторов для включения генов, которые преобразуют клетки из одного типа в другой.

  • Традиционная проблема: обычные методы требуют проб и ошибок, основанных на предварительных знаниях о том, какая комбинация из тысяч естественных факторов сработает. Это медленный и трудоемкий процесс.

  • Новое решение: метод использует библиотеки из миллионов искусственных транскрипционных факторов, спроектированных так, чтобы обойти естественный контроль и включать гены. Факторы содержат "прикрепление", позволяющее им работать согласованно.

  • Как это работает: библиотеку факторов "подвергают" воздействию на клетки. Если судьба клетки меняется, ученые могут вернуться к этим клеткам и определить, какие именно факторы были ответственны за это.

  • Эксперимент: группа начала с фибробластов мыши (клеток соединительной ткани) и искала их перепрограммирование в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). Эти стволовые клетки могут стать любым типом клеток в организме.

  • Результат: в процессе тестирования исследователи обнаружили три комбинации искусственных факторов, которые перепрограммировали фибробласт в стволовую клетку. Эти факторы играли роль, аналогичную естественному транскрипционному фактору Oct4.

  • Ключевое преимущество: это беспристрастный подход. "Мы можем попытаться закинуть широкую сеть на весь геном и позволить клетке сказать нам, какие важные гены затронуты", — говорит профессор Асим Ансари. Метод позволяет индуцировать изменения клеточной судьбы без необходимости заранее знать, какие гены важны.

  • Значение и перспективы:

    • Перепрограммирование собственных клеток пациента может решить проблему иммунного отторжения донорских клеток.
    • Метод открывает двери для исследования прямых конверсий (из одного типа клеток в другой без стадии плюрипотентности), что может быть безопаснее в некоторых контекстах.
    • Генерация iPSC помогает избежать использования эмбриональных стволовых клеток, что может быть спорным.