Генетическая модификация позволяет получить более функциональные клетки печени из стволовых клеток

Клетки печени незаменимы для исследований — тестирования лекарств, изучения таких заболеваний, как гепатит, жировая болезнь, цирроз или рак печени, и для разработки клеточных терапий. Однако получение человеческих клеток печени из биопсий и донорских органов затруднено, поэтому требуются альтернативные источники.

Перспектива получения настоящих гепатоцитов (клеток печени) из плюрипотентных стволовых клеток имеет огромный потенциал. Однако процессы, позволяющие стволовым клеткам приобретать черты функциональных клеток печени, изучены недостаточно.

Недавнее исследование, опубликованное в Stem Cell Research & Therapy Центром исследования рабочей среды и человеческого фактора им. Лейбница в Дортмунде, показывает, что в этой проблеме решающую роль играет сеть регуляции генов фактора транскрипции ДНК CDX2.

Кишечник и печень: клетки демонстрируют гибридные свойства

Ранее исследовательская группа "Регуляторные сети дифференцировки стволовых клеток (StemNet)" под руководством доктора Патрика Нелла показала, что существующие методы получения гепатоцитов из стволовых клеток приводят к образованию так называемых гибридных клеток — клеток, обладающих свойствами как печени, так и кишечника.

"Гепатоциты и эпителиальные клетки кишечного тракта имеют общее происхождение в эмбриональном развитии, поскольку печень развивается из части примитивного кишечного тракта. В дальнейшем развитии различные типы клеток созревают, что контролируется различными уровнями активности в сетях регуляции генов, связанных с соответствующими типами клеток", — объясняет Антония Томицек, аспирант StemNet.

"Наше ограниченное понимание и контроль над этим процессом приводит к генерации гибридных клеток, которые ещё не точно отражают функцию физиологических клеток печени".

Группа StemNet обнаружила, что сеть CDX2, которая неожиданно активна при генерации клеток печени из стволовых клеток, играет ключевую роль в формировании гибридного фенотипа гепатоцитов, полученных из стволовых клеток. Отключив CDX2, они смогли предотвратить развитие нежелательных свойств, более типичных для клеток кишечника, чем для гепатоцитов.

Генетические ножницы позволяют получить функциональные клетки печени

В своём текущем исследовании учёные использовали систему "генетических ножниц" CRISPR-Cas9 для целенаправленного воздействия на ген CDX2, который после этого становился нефункциональным. CRISPR-Cas9 — это молекулярно-биологический метод для разрезания и модификации ДНК в выбранном месте. Если CDX2 отключается этим методом, развитие кишечно-типичных характеристик предотвращается почти полностью.

Вместо этого клетки развивают чёткий печёночный фенотип. Они демонстрируют улучшенные функции печени, такие как правильное формирование желчных протоков и более эффективный транспорт желчных кислот. Эти характеристики необходимы для функциональных клеток печени.

"Понимание влияния сетей регуляции генов на возникновение клеточной идентичности является основополагающим для разработки надёжных клеточных и тканевых модельных систем на основе технологии стволовых клеток", — объясняет доктор Нелл. "Таким образом, мы продвигаем исследования в области подходящих альтернатив испытаниям на животных и ответственной разработки будущих клеточных терапий".