Получены самые чистые на сегодня печеночно-подобные клетки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Исследовательская группа под руководством Стивена А. Дункана нашла лучший способ очистки печеночных клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC). Их работа, опубликованная 25 августа 2016 года в Stem Cell Reports, поможет в изучении заболеваний печени в рамках программы Next Generation Genetic Association Studies (Next Gen) Национального института сердца, лёгких и крови (NHLBI) с бюджетом $80 млн.

Цель и проблема

Новая методология может ускорить прогресс в достижении важной клинической цели: лечения пациентов с болезнетворными мутациями в печени путем трансплантации собственных нефункционирующих печеночных клеток, полученных из их стволовых клеток. Предыдущие попытки создать печеночно-подобные клетки из стволовых давали неоднородные популяции клеток, слабо напоминающие больную печень пациентов.

Программа NHLBI Next Gen создана для создания банка линий стволовых клеток от пациентов из исследований ассоциаций по всему геному (GWAS). Эти исследования картируют геномы сотен людей, чтобы найти паттерны генетических мутаций, отличающиеся от геномов здоровых людей. Когда строится панель предполагаемых мутаций, стволовые клетки этих людей можно «направить» в чашках Петри на дифференцировку в любые клетки тела (например, печени, сердца). Затем клетки можно скринировать в высокопроизводительных форматах для изучения мутаций и тестирования панелей лекарств.

Ключевая проблема

Проблема возникает во время «направления» дифференцировки. Например, iPSC упорно отказываются равномерно созревать в печеночно-подобные клетки под действием факторов роста. Традиционно для очистки однородных клеток использовались антитела, распознающие признаки зрелости на поверхности клеток. Однако доступные антитела, распознающие зрелые клетки печени, малочисленны и часто реагируют со многими типами клеток. Разнородные характеристики клеток в смешанных популяциях могут маскировать лежащие в основе болезни генетические вариации, которые, как правило, довольно тонкие.

Новое решение

Вместо антител команда Дункана использовала новую технологию — хемопротеомный захват клеточной поверхности (CSC). Эта технология позволила картировать белки на поверхности клеток печени, которые наиболее активно производились на финальных стадиях дифференцировки стволовых клеток. Белок с наибольшей экспрессией был нацелен с помощью антитела, меченного флуоресцентным маркером, для сортировки зрелых печеночных клеток.

Результат

Процедура оказалась высокоуспешной: команда получила популяцию высокоочищенных, однородных и зрелых печеночно-подобных клеток. Меченые клетки имели гораздо больше сходных черт со зрелыми гепатоцитами, чем немеченые. Недифференцированные плюрипотентные стволовые клетки были исключены из группы меченых клеток, что критически важно для избежания риска образования опухолей (тератокарцином) при потенциальной трансплантации.

Значение

Дункан отмечает, что трансплантация печеночных клеток, полученных из iPSC, ещё не готова для перевода в клинику. Однако технология сортировки однородных клеток печени уже сейчас может быть использована для успешного и точного моделирования и изучения заболеваний в культуре клеток. Это позволит устранить вариабельность и поможет в комбинации с GWAS-исследованиями выявлять аллельные варианты, вызывающие заболевание, по крайней мере, в печени.