Ученые подтвердили идентичность перепрограммированных взрослых стволовых клеток эмбриональным
Исследователи из Института общей генетики им. Н.И. Вавилова, НИИ физико-химической медицины и МФТИ пришли к выводу, что перепрограммирование не создает различий между перепрограммированными и эмбриональными стволовыми клетками. Результаты опубликованы в журнале Cell Cycle.
Плюрипотентные стволовые клетки могут потенциально производить любую клетку в организме. Взрослый организм их не содержит — они естественным образом встречаются в ранних эмбрионах.
Существует два способа получить плюрипотентные стволовые клетки:
- Извлечь их из избыточных эмбрионов, полученных в ходе процедуры ЭКО.
- Перепрограммировать взрослые клетки.
Процесс «включения» генов, активных в стволовой клетке, и «выключения» генов, ответственных за специализацию клетки, называется перепрограммированием. Эта технология была разработана Синъей Яманакой, который показал, что введение четырех специфических белков, важных для раннего эмбрионального развития, может преобразовать взрослые клетки в плюрипотентные. За это открытие он получил Нобелевскую премию в 2012 году.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) имеют огромный медицинский потенциал, так как их можно создать из собственных клеток пациента. Однако степень их сходства с человеческими эмбриональными стволовыми клетками оставалась неясной.
Ход и результаты исследования
Ученые сравнили линии iPSC, перепрограммированные из взрослых клеток, которые ранее были дифференцированы из эмбриональных стволовых клеток. Все эти клетки были изогенными, то есть имели одинаковый набор генов.
Были проанализированы:
- Транскриптом — набор всех продуктов, кодируемых, синтезируемых и используемых в клетке.
- Метилированные участки ДНК, так как метилирование играет критическую роль в специализации клеток.
Тщательное изучение изменений в механизме регуляции генной активности показало, что перепрограммированные и эмбриональные стволовые клетки сходны. Исследователи также составили список активности 275 ключевых генов, которые могут демонстрировать результаты перепрограммирования.
Были проанализированы три типа взрослых клеток: фибробласты, пигментный эпителий сетчатки и нервные клетки. Тип исходных взрослых клеток и сам процесс перепрограммирования не оставили никаких следов. Наблюдавшиеся различия были сочтены результатом воздействия случайных факторов.
«Мы определили концепцию лучшей линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Минимальное количество клонов iPSC, достаточное для того, чтобы хотя бы один из них с 95-процентной уверенностью был похож на эмбриональные плюрипотентные клетки, — это пять», — говорит Дмитрий Ищенко, кандидат наук МФТИ и исследователь НИИ физико-химической медицины.
Это исследование смоделировало перепрограммирование взрослых клеток пациента в iPSC для дальнейшего медицинского использования. Оба типа клеток могут помочь понять, как из плюрипотентных развиваются специализированные клетки, а в будущем — обеспечить неограниченный источник клеток и тканей для трансплантации.