Новый тип стволовых клеток может преодолеть барьеры регенеративной медицины

Ученые из Института Солка обнаружили новый тип плюрипотентных стволовых клеток, способных развиваться в любую ткань. Их идентичность связана не со временной стадией развития, как у традиционно изучаемых стволовых клеток, а с их расположением в развивающемся эмбрионе.

В статье, опубликованной 6 мая 2015 года в Nature, сообщается, что с помощью этих новых клеток ученые разработали первый надежный метод интеграции человеческих стволовых клеток в нежизнеспособные эмбрионы мыши в лабораторной чашке Петри. При этом человеческие клетки начали дифференцироваться в ткани ранней стадии развития.

Новый класс клеток назвали «регион-селективными плюрипотентными стволовыми клетками» (region-selective pluripotent stem cells, rsPSCs). Они обладают ключевыми преимуществами:

• Их легче выращивать в лаборатории, чем обычные человеческие плюрипотентные стволовые клетки.
• Они лучше подходят для крупномасштабного производства и редактирования генов (изменения ДНК клетки), что критически важно для клеточной терапии.

Эксперимент и результаты

Ученые создали комбинацию химических сигналов, которая направила человеческие стволовые клетки в чашке Петри к пространственной ориентации (стали человеческими rsPSCs). Эти клетки, а также стволовые клетки, выращенные обычными методами (для сравнения), вставили в определенные области частично рассеченных эмбрионов мыши и культивировали 36 часов.

Результат:

• Клетки, полученные обычными методами, не смогли интегрироваться в модифицированные эмбрионы.
• Человеческие rsPSCs успешно интегрировались и начали процесс дифференцировки в три основных зародышевых листка раннего развития: эктодерму, мезодерму и эндодерму. Дальнейшую дифференцировку остановили, но каждый листок теоретически способен дать начало конкретным тканям и органам.

Характеристики новых клеток

Совместно с лабораториями Джозефа Экера и Алана Сагателиана команда Хуана Карлоса Изписуа Бельмонте провела всестороннюю характеристику rsPSCs. Были обнаружены:

• Отчетливые молекулярные и метаболические характеристики.
• Новые эпигенетические сигнатуры — паттерны химических модификаций ДНК, которые контролируют включение или выключение генов, не меняя саму последовательность ДНК.

«Регион-селективное состояние этих стволовых клеток совершенно ново для лабораторных культур и дает важное понимание того, как человеческие стволовые клетки можно дифференцировать в производные для широкого спектра тканей и органов», — отмечает первый автор работы Цзюнь У. — «Нам нужно учитывать не только временной, но и пространственный аспект идентичности стволовых клеток. Понимание обоих аспектов может быть решающим для создания функциональных и зрелых типов клеток для регенеративной медицины».