Новая биотехнология для высокоэффективной очистки живых человеческих клеток

Терапия стволовыми клетками требует этапа очистки, который изолирует целевые типы клеток от примесей. Обычно для различения типов клеток используют поверхностные рецепторы, но нежелательные клетки также могут их экспрессировать, что снижает чистоту. Данные указывают, что микроРНК (miRNA) может быть лучшим маркером. Новая биотехнология, miRNA-переключатели, очищает разные типы клеток на основе маркеров miRNA с эффективностью, предполагающей применимость в клинической практике.

Типичные протоколы дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток приводят к гетерогенной популяции, из которой нужный тип необходимо очистить. Обычно для этого используют антитела к уникальным поверхностным рецепторам, но часто уровень очистки остаётся низким, а клетки могут повреждаться. Новая РНК-технология, созданная в CiRA, может решить эти проблемы.

miRNA-переключатели, разработанные профессором Хирохидэ Сайто, предназначены для детекции и сортировки живых клеток не по поверхностным рецепторам, а по miRNA, которая является лучшим маркером типа клеток. Переключатели состоят из синтетической мРНК, содержащей последовательность для распознавания miRNA и открытую рамку считывания (ORF), кодирующую нужный белок (например, флуоресцентный или вызывающий гибель клетки). Если последовательность свяжется с miRNA, экспрессируемой в целевых клетках, синтез белка подавляется, что отличает эти клетки от других.

Старший преподаватель Ёсинори Ёсида, специалист по кардиомиоцитам, сразу увидел потенциал технологии, так как кардиомиоциты особенно сложно очистить из-за отсутствия уникальных поверхностных рецепторов.

Применив miRNA-переключатели к определённой линии кардиомиоцитов, учёные выявили miRNA, уникальные для этих клеток, и создали комплементарные им переключатели. Результат — значительно более эффективная очистка по сравнению со стандартными методами. Поскольку технология основана на РНК, она не интегрируется в геном, что делает клетки пригодными для клинического применения.

Ёсида отмечает простоту метода: «Это просто синтез РНК и трансфекция. Это несложно». Чтобы доказать универсальность, учёные успешно применили miRNA-переключатели для очистки гепатоцитов и клеток поджелудочной железы, у которых также нет уникальных поверхностных маркеров.

Интересно, что эффективность разных переключателей варьировалась в зависимости от стадии развития клетки. Это позволяет предположить, что стратегический подбор miRNA может разделять кардиомиоциты на разных стадиях развития, приводя к более гомогенному пулу клеток и потенциально лучшим результатам терапии.

Сайто считает, что при дальнейшей разработке miRNA-переключатели будут применимы ко всем типам и стадиям клеток: «Мы хотим создать активный словарь miRNA для каждого типа клеток, чтобы, если нам нужно изолировать этот тип, мы знали, какой переключатель использовать».

Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell.