Взрослые клетки, перепрограммированные в стволовые, сохраняют определенные метки той ткани, из которой они были получены
Ученые установили, что взрослые клетки, перепрограммированные в стволовые, сохраняют определенные метки той ткани, из которой они были получены.
Эти данные были получены независимо группой исследователей из Бостонской детской больницы и Центральной больницы Массачусетса и опубликованы в журналах Nature и Nature Biotechnology.
Стволовые клетки представляют собой особый тип клеток, обладающих способностью к неограниченному делению и дифференцировке в клетки любых тканей. Это делает их идеальным объектом для проведения исследований в области фундаментальной и клеточной биологии, а также универсальным источником донорского материала и незаменимым средством в регенеративной медицине.
Однако существует серьезное препятствие на пути свободного получения и изучения стволовых клеток. Так называемые плюрипотентные клетки, способные делиться во все типы клеток, можно получить только из абортивного материала (эмбриональные клетки). В организме взрослого человека дифференцировочный потенциал стволовых клеток значительно уже (как правило, они могут превращаться только в клетки одного типа ткани, например, клетки крови или мышц), а найти и выделить их намного труднее. При этом использование эмбриональных клеток не допускается по этическим соображениям.
Выходом из сложившейся ситуации стало открытие возможности перепрограммирования взрослых дифференцированных клеток с получением т.н. индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC). Это позволило значительно проще и эффективнее получать и исследовать стволовые клетки, не нарушая принципы биоэтики.
При этом, еще в 2009 году начали поступать сведения о том, что iPSC не по всем характеристикам соответствуют эмбриональным клеткам и менее точно проходят процесс дифференцировки.
Данные, полученные медиками из Бостонской больницы и больницы Массачусетса, дают этому объяснение: индуцированные клетки даже после перепрограммирования сохраняют информацию о том типе ткани, из которого они были получены. Это становится возможным путем эпигенетической модификации ДНК - ее посттрансляционного метилирования без изменения нуклеотидной последовательности. Выяснилось, что особенности метилирования, специфические для кажой ткани, не исчезают после превращения взрослой клетки в стволовую.
Получение iPSC путем пересадки ядра полностью устраняет из клетки эпигенетическую информацию, и она полностью соответствует характеристикам эмбриональной.
В своем исследовании группа Джорджа Дэйли из Бостонской детской больницы пыталась получить клетки крови из различных линий iPSC. Выяснилось, что при использовании iPSC, полученных из гемопоэтических стволовых клеток, процедура протекает достаточно легко, а вот в случае с iPSC, созданными из фибробластов, клетки крови получить не удалось.
Эксперименты сотрудников Массачесетской больницы под руководством Конрада Хохедлингера показали, что линии iPSC, созданные на основе различных клеток, можно отличить по показателям экспрессии генов. Правда, при последовательном культивировании в различных пробирках (пассировании) эти отличия со временем исчезают и спустя 3 месяца клетки становятся неразличимыми. По словам Хохедлингера, это может быть связано с тем, что при культивировании постепенно закрепляется экспрессия эмбриональных генов и "перезаписывается" информация о старой модели экспрессии.
Открытие ученых имеет как негативное, так и положительное значение. С одной стороны, полученные iPSC больше нельзя считать универсальными. Эпигенетическая память может помешать успешному использованию определенных линий клеток для терапии различных заболеваний, к примеру, паркинсонизма или патологий иммунной системы. Кроме того, в ряде случаев могут возникать искажения при проведении лабораторных тестов. С другой стороны, та же эпигенетическая память облегчает переход клеток в направлении своей линии, и iPSC, созданные из лимфоцитов, с легкостью трансформируются в клетки крови, специфические для конкретного пациента.
Как сообщали ЮГА.ру, терапия, основанная на использовании стволовых клеток, является одним из самых перспективных направлений современной науки, а изучение возможностей их использования в медицине находится в центре внимания ученых всего мира.
Так, недавно в коре головного мозга был обнаружен совершенно новый тип стволовых клеток. Ранее группе японских исследователей удалось успешно вырастить из стволовых клеток кишечник мыши. Также доказано, что они могут стать еще одним способом лечения тяжелых аллергических состояний, даже таких устойчивых к терапии, как астма. Итальянские исследователи разработали новый метод восстановления зрения с помощью стволовых клеток, специалисты в области генной инженерии создали из стволовых клеток искусственную кровь для использования ее на поле боя, а британские врачи испытывают революционную методику лечения остеоартрита при помощи стволовых клеток.
Кроме того, американские ученые создали в лаборатории первые работающие биоискусственные легкие - орган был получен путем заполнения стволовыми клетками естественого обесклеточенного каркаса. А специалисты из Университета Стэнфорда предлагают новейшую методику, которая поможет преодолеть главное препятствие в использовании стволовых клеток для лечения мышечной дистрофии и других заболеваний мышц.
Однако методики работы со стволовыми клетками все еще развиваются и не отлажены до конца. В частности, недавнее исследование вызвало сомнения по поводу результативности использования индуцированных стволовых клеток в научных и терапевтических целях: выяснилось, что iPS менее эффективно и менее точно проходят процесс дифференцировки, чем эмбриональные клетки.
