Новое исследование раскрывает молекулярные механизмы репрограммирования стволовых клеток
Исследователи из Пенсильванского университета под руководством Кеннета Зарета выяснили, почему процесс создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) по методу Яманаки такой неэффективный. Это важный шаг для развития регенеративной медицины.
Ключевая проблема: создание iPS-клеток — медленный (до месяца) и крайне неэффективный процесс. Успешно преобразуется лишь около 1 из 1000 клеток, получивших четыре фактора репрограммирования.
Что обнаружили учёные:
- Через 48 часов после начала процесса факторы Oct4, Sox2 и Klf4 связываются с энхансерами (удалёнными регуляторными элементами), а не с самими генами. Это указывает на их роль как "факторов-первопроходцев", открывающих закрытые хроматиновые структуры.
- Большие участки генома на ранних этапах были "рефрактерны" (устойчивы) к связыванию с факторами репрограммирования, хотя позже они активируются и необходимы для формирования iPS-клеток.
- Эти устойчивые последовательности были химически помечены модификацией гистона H3K9me3.
Прорыв: Когда команда заблокировала ферменты, создающие модификацию H3K9me3, процесс репрограммирования значительно ускорился.
Значение открытия:
- Выявлены генетические "дорожные блоки", замедляющие создание iPS-клеток.
- Обнаружен потенциальный способ обойти эти препятствия — с помощью ингибиторов H3K9me3.
- Раскрыт нормальный клеточный механизм, с помощью которого клетки "выключают" части генома, несовместимые с их биологией.
Исследование, опубликованное в журнале Cell, не только приближает к повышению эффективности получения iPS-клеток для терапии, но и даёт новое понимание фундаментальных принципов контроля экспрессии генов.