Улучшение эффективности репрограммирования клеток

Исследователи из Гарвардского института стволовых клеток (HSCI) в Массачусетской больнице общего профиля (MGH) значительно повысили шансы на успешное репрограммирование дифференцированных клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS). Они добились этого, блокируя активность гена, который приказывает клеткам прекращать деление.

Команда Конрада Хохедлингера из Центра регенеративной медицины MGH также обнаружила, что попытки репрограммирования с большей вероятностью будут успешными, если нацеливаться на незрелые клетки-предшественники, а не на их более зрелые аналоги.

Индуцированные плюрипотентные клетки — это взрослые клетки, возвращённые в эмбрионоподобное состояние, в котором они вновь обретают потенциал превращаться в любой из 220 типов клеток организма. Однако процесс остаётся крайне неэффективным: успешно репрограммируется только около одной из каждой 1000 зрелых клеток.

Исследователи предложили два решения проблемы низкой эффективности, описанные в двух отдельных статьях в журналах Nature и Nature Genetics.

Первый подход: выбор клеток-предшественников

• Команда сосредоточила усилия на относительно редкой популяции клеток-предшественников (прогениторных клеток), которые уже вступили на путь развития к определённому типу ткани, но ещё не превратились в конечный зрелый тип клеток.
• Репрограммирование этих клеток значительно эффективнее, чем зрелых клеток, составляющих основную массу ткани.
• Этот подход может быть критически важен для масштабирования технологии iPS в клинических условиях, особенно при работе с ограниченным количеством биоматериала от пациента.

Второй подход: манипуляция молекулами, контролирующими деление

• В норме взрослые клетки имеют ограниченное число делений, после которого включаются молекулярные сигналы «стоп».
• Исследователи обнаружили, что инактивация таких молекул позволяет клеткам продолжать делиться.
• Это бесконечное деление также повышает эффективность репрограммирования.

Эта работа — важный шаг в «тонкой настройке» науки о создании iPS-клеток. Она позволяет либо использовать естественную склонность клеток-предшественников к репрограммированию, либо начинать процесс со зрелой клетки, манипулируя специфическими молекулами для стимуляции деления.

Массовое производство iPS-клеток откроет возможности для изучения болезней в лаборатории, поиска мишеней для лекарств и, если iPS-клетки окажутся биологически идентичными эмбриональным стволовым клеткам человека, — для клеточной трансплантации при таких заболеваниях, как диабет, болезнь Паркинсона и болезни сердца.