Регенерация тканей с помощью молекул, нацеленных на гены

Синтетическая молекула, нацеленная на ДНК, может открыть путь к регенерации тканей.

Новый метод с использованием синтетических молекул позволяет запустить превращение стволовых клеток в клетки сердечной мышцы. Метод преодолевает проблемы современных подходов и может быть точно настроен для получения различных типов клеток.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека (hiPSCs) получают из взрослых клеток и можно запрограммировать на превращение в любой тип клеток организма. Преобразование контролируется скоординированной регуляцией сигнальных путей и генов. Молекулы, которые включают и выключают эти сигналы, участвующие в развитии органов, уже используются для управления судьбой hiPSCs. Однако молекулы, способные напрямую выключать нужные сигнальные гены, найдены не были. Существующие протоколы предполагают введение чужеродного генетического материала, что может быть рискованно для пациентов.

Дзюнъити Танигути и Ганеш Пандиан Намасиваям из Института комплексных наук о клетках и материалах (iCeMS) Киотского университета в Японии создали синтетическую молекулу, способную распознавать и связываться с конкретной последовательностью ДНК, участвующей в дифференцировке hiPSCs в мезодерму — промежуточный тип клеток, который можно стимулировать к превращению в клетки сердечной мышцы.

Когда синтетическая молекула PIP-S2 связывается с целевой последовательностью ДНК, она мешает белку SOX2 связаться с тем же участком. SOX2 активно экспрессируется в hiPSCs и отвечает за поддержание их в «плюрипотентном» состоянии, то есть препятствует их превращению в другие типы клеток. В исследовании связывание PIP-S2 с ДНК привело к превращению hiPSCs в мезодерму. Затем команда добавила в культуру клеток hiPSC другую молекулу — ингибитор сигнального пути, известный как фактор образования клеток сердечной мышцы. В течение 12 дней были получены клетки сердечной мышцы, демонстрирующие способность к сокращению.

«Насколько нам известно, эта работа представляет первую синтетическую молекулу, связывающуюся с ДНК, которая способна направлять дифференцировку hiPSCs в определённую клеточную линию», — пишет Хироши Сугияма, руководитель исследования, опубликованного в журнале Nucleic Acids Research.

По мнению исследователей, эту стратегию можно использовать для создания дополнительных синтетических молекул, нацеленных на различные последовательности ДНК, что позволит индуцировать развитие hiPSCs в разные типы клеток.