Утрата клеточной памяти позволяет производить стволовые клетки

Исследователи из Института стволовых клеток Гарварда в Массачусетской больнице общего профиля (MGH) совместно с учёными из Институтов молекулярной биотехнологии (IMBA) и молекулярной патологии (IMP) в Вене определили гены, подавление которых эффективно стирает «память» клетки. Это делает клетку более восприимчивой к перепрограммированию, ускоряя и повышая эффективность процесса.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Каждая клетка человеческого тела имеет один и тот же геном, а тип взрослой клетки определяется тем, какие гены включаются и выключаются в процессе развития. Клеточная «память» — запись этих изменений — часто сохраняется, создавая препятствие для перепрограммирования, например, в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки).

Чтобы найти факторы, стабилизирующие эту память, команда создала генетическую библиотеку, нацеленную на известные регуляторы хроматина — гены, контролирующие упаковку и «закладки» в ДНК. Из 615 протестированных факторов исследователи выделили четыре регулятора хроматина как потенциальные препятствия.

Особенно эффективным оказалось подавление недавно описанного фактора сборки хроматина 1 (CAF1). Оно сделало процесс перепрограммирования в 50–200 раз эффективнее и значительно ускорило его: первые iPS-клетки были обнаружены уже на четвёртый день, вместо обычных девяти.

«Комплекс CAF1 гарантирует, что дочерние клетки при репликации ДНК и делении сохраняют свою память, которая закодирована на гистонах, вокруг которых обёрнута ДНК, — пояснил соавтор Ульрих Эллинг из IMBA. — Когда мы блокируем CAF1, дочерние клетки не могут упаковать свою ДНК тем же способом, теряют эту информацию и превращаются в чистые листы бумаги. В этом состоянии они более чувствительно реагируют на внешние сигналы».

Подавление CAF1 также облегчило прямое перепрограммирование (трансдифференцировку) одного типа взрослой клетки в другой, минуя промежуточную стадию образования iPS-клеток. Таким образом, CAF1 действует как общий хранитель клеточной идентичности.

«Клетки забывают, кем они являются, что облегчает их преобразование в другой тип клеток», — сказала соавтор Сием Челуфи.

По словам Йоханнеса Цубера из IMP, CAF1 может стать универсальным ключом для облегчения «перепрограммирования» клеток с целью моделирования заболеваний и тестирования терапевтических агентов.