Новые маркеры повышают эффективность получения стволовых клеток

Исследователи из Института Уайтхеда и MIT определили новые генетические маркеры, которые позволяют предсказать, какие клетки успешно перепрограммируются в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs). Это может значительно повысить эффективность процесса, который сегодня работает лишь для 0.1–1% клеток.

Анализ на уровне одной клетки

В новом исследовании, опубликованном в Cell, впервые изучены генетические изменения в индивидуальных клетках по мере их перехода в плюрипотентное состояние. Ранее анализировались только популяции клеток, что не позволяло выявить ключевые гены.

• Учёные перепрограммировали фибробласты эмбрионов мыши и измерили экспрессию 48 генов на разных этапах.
• Это позволило сравнить профили клеток, которые стали плюрипотентными, которые не стали и которые перепрограммировались лишь частично.

Были идентифицированы четыре гена, которые включались очень рано (примерно на 6-й день) только в тех клетках, что в итоге становились плюрипотентными: Esrrb, Utf1, Lin28 и Dppa2. Эти гены контролируют транскрипцию других генов, связанных с плюрипотентностью.

«Вы можете исключить все колонии, которые не полностью перепрограммированы. Для пациент-специфичных терапий нельзя использовать частично перепрограммированные iPSCs», — отмечает соавтор работы Йосеф Буганим.

Новый взгляд на процесс перепрограммирования

Результаты позволили предложить новую модель взаимодействия генов. Раньше считалось, что процесс перепрограммирования (после введения четырёх генов Oct4, Sox2, c-Myc и Klf4) случаен.

• Новое исследование показывает, что случайна только самая ранняя фаза.
• Как только случайные события «пробуждают» собственную копию гена Sox2 в клетке, запускается детерминированный путь к плюрипотентности.

Модель также предсказала шесть новых комбинаций факторов, способных активировать Sox2. Их тестирование показало успешность с разной степенью эффективности. Некоторые комбинации не включают ни одного из исходных четырёх факторов перепрограммирования.

Сейчас учёные проверяют, дают ли новые комбинации факторов более «здоровые» iPSCs, используя строгий тест с эмбрионами, имеющими четыре набора хромосом.