Синтетический белок усиливает гены, необходимые для стволовых клеток

Ученые нашли способ генерировать и поддерживать стволовые клетки гораздо эффективнее, усиливая действие ключевого белка.

Исследователи из Дании, Шотландии и США создали синтетические версии белка Oct4, который манипулирует взрослыми клетками (например, клетками кожи), заставляя их возвращаться в более раннее, эмбрионоподобное состояние. Эти клетки приобретают потенциал стать любой клеткой организма.

Помимо репрограммирования взрослых клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), Oct4 играет ключевую роль в поддержании эмбриональных стволовых клеток в чистом, недифференцированном состоянии. Без этого белка они начинают превращаться в специализированные клетки.

Обычно для репрограммирования взрослых клеток в клетки со свойствами стволовых необходимо добавлять в культуру вирусы, чтобы запустить производство значительного количества Oct4. Хотя этот белок мощно регулирует гены стволовых клеток, его избыток может нарушить их свойства.

Ученые, чья работа опубликована в журнале Cell Reports, преодолели эту проблему, создав синтетическую версию Oct4, которая усиливала эффект природной формы белка.

Синтетический Oct4 оказался гораздо эффективнее в активации генов, которые инструктируют клетки, как быть стволовыми. В результате клеткам требовалось меньше Oct4 как для репрограммирования, так и для поддержания стволового состояния, что устраняло проблемы, вызванные его избытком.

Более того, синтетический Oct4 мог поддерживать стволовые клетки в условиях, в которых они обычно не растут. Исследование также показало, что Oct4 в основном отвечает за включение генов, определяющих стволовое состояние, а не за выключение генов, побуждающих клетки к дифференцировке.

"Наше открытие — важный шаг к более эффективному получению и поддержанию стволовых клеток", — говорит профессор Джошуа Брикман.

Синтетическая версия Oct4 была создана с помощью рекомбинантной ДНК-технологии: ген модифицировали для производства нового, более активного белка. Модифицированный ген вводили либо в стволовые клетки, либо использовали для репрограммирования взрослых клеток кожи.

Это достижение может улучшить способность генерировать стволовые клетки непосредственно из клеток пациента. Такие клетки потенциально можно использовать для индивидуализированных исследований и разработки персонализированных терапий дегенеративных заболеваний, таких как диабет 1 типа и нейродегенеративные болезни.