Новый тип линии стволовых клеток с расширенным потенциалом для исследований и терапии
Исследователи из Института Сэнгера Wellcome Trust и их коллеги впервые создали у мышей стволовые клетки расширенного потенциала (EPSCs), обладающие большим потенциалом развития, чем существующие линии стволовых клеток. Эти клетки обладают характеристиками самых первых клеток развивающегося эмбриона и могут развиться в любой тип клеток.
Методы, описанные в статье, опубликованной в Nature, могут также помочь получить аналогичные линии стволовых клеток от человека и других видов млекопитающих, включая свиней или коров, для которых линии эмбриональных стволовых клеток до сих пор недоступны.
Преодоление ограничений существующих линий
Две доступные на сегодняшний день типа линий — эмбриональные стволовые клетки (ES) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) — имеют ограничения и не могут образовать каждый тип клеток, так как уже исключены из развития определенных клеточных линий.
Возврат к самому началу развития
Чтобы создать новые стволовые клетки, исследователи разработали метод культивирования клеток с самой ранней стадии развития, когда оплодотворенная яйцеклетка разделилась всего на 4 или 8 клеток, которые все еще считаются сохраняющими тотипотентность — способность производить все типы клеток. Гипотеза заключалась в том, что эти клетки должны быть менее «запрограммированы», чем ES-клетки, которые берутся со стадии бластоцисты (около 100 клеток). Ранние клетки выращивали в особых условиях, подавляющих ключевые сигналы и пути развития.
Свойства новых клеток
Ученые обнаружили, что новые культивируемые клетки сохраняют желаемые характеристики развития самых ранних клеток, и назвали их EPSCs. Важно, что они также смогли перепрограммировать мышиные ES-клетки и iPS-клетки в новых условиях, создав из них EPSCs, то есть «повернув вспять» часы развития к самому раннему типу клеток.
«Это первый случай, когда стало возможным получить стабильные линии стволовых клеток этих самых ранних мышиных клеток, и мы видим, что они действительно сохраняют молекулярные особенности эмбриона из 4-8 клеток и могут развиться в любой тип клеток», — сказал ведущий исследователь доктор Пентао Лю.
Расширенный потенциал
По мере развития бластоцисты образуются клетки, которые дадут начало эмбриону (источник ES-клеток), и два других типа клеток, которые разовьются в плаценту или желточный мешок. Из этих трех типов клеток в бластоцисте можно получить три разные линии стволовых клеток. EPSCs — первые стволовые клетки, способные производить все три типа бластоцистных стволовых клеток, что дает им гораздо больший потенциал развития.
Значение для науки и медицины
- EPSCs предоставляют платформу для детального изучения клеток раннего эмбриона на молекулярном уровне, чтобы понять развитие не только у мышей, но и в будущем у человека.
- Новый метод может быть чрезвычайно полезен для изучения развития, более эффективного получения функциональных человеческих клеток и исследований методов лечения проблем беременности, таких как преэклампсия и выкидыши.
- Методы и идеи этого исследования на мышах могут быть использованы для помощи в установлении культур аналогичных стволовых клеток от других видов млекопитающих.
- Исследование также имеет большое значение для регенеративной медицины человека, поскольку стволовые клетки с улучшенным потенциалом развития открывают новые возможности.