Новый способ создания репрограммированных стволовых клеток
Исследователи из Медицинской школы Пенсильванского университета разработали совершенно новый и гораздо более эффективный способ генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs) — незрелых клеток, способных развиваться в различные типы клеток или тканей организма. В работе использовались фибробласты, легко получаемые из биопсии кожи, что открывает путь к созданию iPSCs, специфичных для пациента, для скрининга лекарств и регенерации тканей.
Обычно iPSCs создают из взрослых соматических клеток, экспрессируя четыре разных гена, называемых факторами транскрипции. Впервые генерация iPSCs была описана Синъей Яманакой в 2006 году, и с тех пор многие группы сообщали о возможности создания таких клеток с вариациями тех же четырёх факторов.
Перспектива этого направления — однажды эффективно создавать пациент-специфичные стволовые клетки для изучения болезней человека и формирования клеточного «банка» для регенерации собственных клеток пациента, например, клеток сердца или печени. Однако генерация iPSCs, особенно из человеческих клеток, страдает от низкой эффективности.
«Это меняет правила игры», — говорит Эдвард Морриси, ведущий автор исследования, опубликованного в Cell Stem Cell. — «Впервые нам удалось создать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки без четырёх факторов транскрипции и повысить эффективность в 100 раз».
Ключевое отличие метода: микроРНК вместо факторов транскрипции
- Старая эффективность: Из каждых 100 000 перепрограммированных взрослых клеток получали менее 20 iPSCs.
- Новая эффективность: При новом методе с использованием микроРНК (miRNAs) из каждых 100 000 исходных взрослых человеческих клеток получают около 10 000 iPSCs.
МикроРНК — это короткие молекулы РНК, которые связываются с комплементарными последовательностями матричных РНК, чтобы «заглушить» экспрессию генов.
Открытие и перспективы
Метод был открыт при изучении роли микроРНК в развитии лёгких. Лаборатория Морриси работала с кластером микроРНК miR302/367, который играет важную роль в развитии клеток-предшественников энтодермы лёгких. Этот же кластер экспрессируется на высоком уровне в эмбриональных стволовых клетках и iPSCs.
«Мы были очень удивлены, что это сработало с первого раза, — говорит Морриси. — И что это работает намного эффективнее подхода с факторами транскрипции».
Учёные предполагают, что микроРНК, подавляя экспрессию белков, вероятно, репрессируют репрессоры четырёх ключевых факторов транскрипции и других факторов, важных для поддержания плюрипотентного состояния. Однако точный механизм требует дальнейшего изучения.
iPSCs, созданные новым методом, способны генерировать большинство, если не все, ткани развивающейся мыши, включая половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды). Группа уже работает над редифференцировкой этих клеток в кардиомиоциты, гематопоэтические клетки и гепатоциты печени.
Будущее применения
«Мы надеемся производить синтетические микроРНК для трансформации взрослых клеток в iPSCs, которые затем можно будет редифференцировать в другие типы клеток, например, печени, сердечной мышцы или нервные клетки», — резюмирует Морриси.
Ключевое преимущество: микроРНК можно вводить в клетки с помощью синтетических аналогов (мимиков или прекурсоров), что открывает путь к негенетическому и высокоэффективному методу получения iPSCs для терапии.