Новый метод даёт импульс регенеративной медицине

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали прорывной метод для профилирования метилирования на основе секвенирования. Это может способствовать развитию персонализированной регенеративной медицины и привести к более эффективным и экономичным методам изучения определённых заболеваний.

Исследователи под руководством профессора биоинженерии Куна Чжана создали точный анализ для цифрового количественного определения метилирования ДНК на произвольном наборе нерепетитивных геномных мишеней с использованием padlock probes (проб с замком).

ДНК-метилирование — это тип химической модификации ДНК, который может наследоваться и впоследствии удаляться без изменения исходной последовательности ДНК. Существующие анализы метилирования ограничены в гибкости и эффективности при характеристике большого числа геномных мишеней и крайне дороги (более $100 000). Новый метод позволит проводить такие анализы со значительно меньшими затратами.

«То, что мы описали в этой статье, — это новый метод, который позволяет нам проводить целевой анализ на подмножестве генома, где, как мы думаем, может храниться "память"», — сказал Чжан.

Метод является универсальным для анализа эпигенома. Его применение к индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам (iPSC) — лишь один пример, демонстрирующий полезность метода. Он будет широко применим и в других областях биомедицинских наук, например, при изучении рака или болезни Альцгеймера.

Команда использовала свой метод для изучения ядерного репрограммирования дифференцированных взрослых клеток человека в плюрипотентные стволовые клетки.

«Мы обнаружили, что ядерное репрограммирование на основе существующих ретровирусных векторов, по-видимому, приводит к сверхрепрограммированию. Это будет иметь глубокие последствия для использования индуцированных плюрипотентных клеток в персонализированной регенеративной медицине», — отметил Чжан.

Неожиданным открытием стало то, что все текущие аналогичные методы, кажется, проводят чрезмерное репрограммирование, заходя слишком далеко в изменении судьбы клетки. Это вызывает опасения, поскольку такие клетки могут образовывать опухоли. Новый метод позволяет сравнивать искусственные стволовые клетки с естественными и определять, могут ли первые на 100% имитировать вторые.

Ключом к открытию стало использование программируемых ДНК-чипов, изготовленных по запатентованному Agilent Technology методу струйной печати. У команды есть патентная заявка на метод преобразования ДНК с этих чипов в padlock probes.

Дальнейшие планы исследования:

• Проследить весь путь развития клеток: «повернуть часы вспять» (репрограммирование), а затем «вперёд» (дифференциация стволовых клеток в различные ткани) и увидеть, как меняется «память» клеток.
• Сравнить, работает ли дифференцировка с точно такой же эффективностью на искусственных стволовых клетках, как и на естественных.
• Протестировать новые методы репрограммирования второго поколения (безвирусные или свободные от трансгенов), недавно описанные в Nature и Science, чтобы проверить, устраняют ли они обнаруженный артефакт сверхрепрограммирования.