Биологи впервые получили «эпигенетически чистые» стволовые клетки человека

В лаборатории Института стволовых клеток Кембриджского университета создан уникальный тип стволовых клеток, которые не «помнят» о своем происхождении из-за полного обновления эпигенетических маркеров на ДНК. Такие наивные стволовые клетки могут дать начало всем тканям человеческого организма и из-за своей «эпигенетической чистоты» могут быть более пригодны для использования в медицине, чем индуцированные (IPS) стволовые клетки. Статья опубликована в журнале Cell.

jKuJLXJRr1YВ ходе работы исследователи по аналогии с более ранними экспериментами на мышах вводили в эмбриональные стволовые клетки человека дополнительные копии генов Nanog и Klf2, кодирующих белки-контроллеры — транскрипционные факторы. Последние запускали каскад процессов в генной сети, что в конечном итоге приводило к формированию самоподдерживающегося «наивного» состояния.

То, что такого состояния удалось достичь, было продемонстрировано в дальнейшем анализе: в полученных клетках активировались маркерные гены, работа которых никогда ранее не наблюдалась в стволовых клетках человека (Klf4 и Tfcp2l1). Эти же гены активируются на седьмой день развития у эмбрионов мыши и человека, что позволяет предположить, что «наивность» — это не искусственное состояние клеток, а природная фаза их развития. В обоих случаях от 10 до 20 наивных стволовых клеток появляются в эмбрионе буквально перед имплантацией.

При имплантации в матку мыши человеческие наивные стволовые клетки растут скоплениями, которые содержат все ткани человеческого тела. Однако они не формируют полноценный эмбрион, поскольку не могут превратиться в клетки плаценты. Таким образом, их следует признать плюрипотентными (способными к развитию в любую ткань организма), но не тотипотентными (способными давать любые клетки, происходящие из зиготы).

В теории плюрипотентные стволовые клетки можно использовать для восстановления тканей или даже создавать новые ткани с нуля. Лучше всего для этих целей подходят эмбриональные плюрипотентные стволовые клетки, которые получают из внутриклеточной массы пятидневных эмбрионов, или индуцированные плюрипотентные стволовые (IPS) клетки, которые получают из взрослых клеток пациента с помощью «перепрограммирования», открытого японским ученым Синъёй Яманакой.

Основополагающей трудностью при использовании IPS-клеток является наличие у них эпигенетического груза — они не совсем нейтральны относительно того, во что им превратиться. Кроме того, они отличаются друг от друга, поэтому процесс сложно стандартизировать. В отличие от IPS-клеток, эпигенетическая память наивных стволовых клеток стерта, их гены свободны от маркеров метилирования, благодаря чему они ведут себя более предсказуемо и последовательно дифференцируются в клетки разных тканей. Команда исследователей надеется, что такие клетки будут лучшим строительным материалом для органов и тканей, чем существующие аналоги.

http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(14)01099-X

Leave a Comment