Предсказание судьбы персонализированных клеток — следующий шаг к новым терапиям
Исследователи из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета нашли способ потенциально предсказывать судьбу незрелых клеток-предшественников. Они основываются на том, как белки-гистоны, вокруг которых намотана ДНК, помечены другими белками. Исследование опубликовано в Science.
Ранее ученые выращивали клетки-предшественники и ждали, во что они дифференцируются. Теперь они стремятся использовать эту систему маркеров вне ДНК и генов клетки — эпигенетическую систему контроля экспрессии генов — для предсказания конечной судьбы.
«Мы были удивлены, что существуют различия в эпигенетических метках в процессе развития печени и поджелудочной железы еще до того, как принимается "решение" о судьбе клетки», — говорит профессор Кеннет С. Зарет.
Ключевой механизм
Клетки печени и поджелудочной железы происходят из общего типа клеток-предшественников. Химические сигналы от соседних клеток в эмбрионе заставляют эти предшественники активировать гены, направляющие развитие по одному из путей.
Исследователи ранее показали, что конкретный фактор роста, присоединяющийся к поверхности клетки, дает сигнал, способствующий развитию по пути клеток печени и подавляющий развитие по пути клеток поджелудочной железы.
Группа Зарета выяснила, какие ферменты — гистоновые ацетилтрансферазы или метилтрансферазы — имеют значение для "поджелудочной" ветви принятия решения о судьбе. В экспериментах на мышах "выключение" одного типа ферментов привело к развитию меньшего количества клеток печени и большего — клеток поджелудочной железы.
Трансферазы по-разному маркируют гены, определяющие судьбу клетки (печень или поджелудочная железа), еще до того, как клетка перейдет в следующий промежуточный тип на пути к созреванию.
Значение для медицины
Ученые стремятся создавать эмбриональные стволовые клетки для печени или панкреатических бета-клеток для терапии и исследований, имитируя этапы эмбрионального развития. Однако у них не было способа понять, на верном ли они пути. Результаты этого исследования можно применить для оценки эпигенетического состояния промежуточных клеток-предшественников.
«Лучше понимая, как клетка запрограммирована в норме, мы в конечном итоге сможем правильно перепрограммировать другие клетки», — отмечает Зарет.
В ближайшей перспективе команда также планирует генерировать клетки печени и поджелудочной железы для исследований и скрининга лекарств, которые устраняют дефекты или способствуют росту клеток. В будущем это может помочь восполнить острую нехватку тканей поджелудочной железы и печени для трансплантации при диабете 1 типа и острой печеночной недостаточности.