Прогресс в терапии стволовыми клетками

За последние два десятилетия ученые пытаются реализовать потенциал терапии стволовыми клетками для лечения таких болезней, как Паркинсон, Альцгеймер и многих других. Их конечная цель — получать здоровые клетки пациента, перепрограммировать их в стволовые и направлять их дифференцировку в нужный для лечения тип клеток.

«Этот сценарий, который еще несколько лет назад казался фантастикой, стал ближе к реальности», — заявил профессор биологии Рудольф Яниш на ежегодной лекции, посвященной вручению премии Джеймса Р. Киллиана-младшего за достижения преподавателей.

Потенциал и перепрограммирование клеток

Стволовые клетки, в норме обнаруживаемые только в эмбрионах, обладают плюрипотентностью — способностью становиться клетками любого типа. Ученые надеются использовать это для создания новой ткани для лечения ряда заболеваний (например, новых клеток мозга для пациентов с болезнью Паркинсона или инсулин-продуцирующих клеток для диабетиков).

В последние годы было показано, что соматические клетки (например, клетки кожи) также могут стать плюрипотентными в процессе репрограммирования.

Ключевая роль эпигенома

Ключом к пониманию репрограммирования стало открытие важности эпигеномного контроля. ДНК во всех клетках тела одинакова, но в разных типах клеток она «помечена» молекулами, которые способствуют или препятствуют экспрессии генов. Эта «разметка» определяет, какие части генома доступны для считывания.

В большинстве взрослых клеток гены, обеспечивающие плюрипотентность, заблокированы. Однако в 2006 году исследователи из Киотского университета показали, что плюрипотентность можно реактивировать в клетках крысы, добавив четыре гена: Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc. Эти гены запускают сложный процесс ремоделирования эпигенома клетки, позволяя ей экспрессировать все гены, необходимые для плюрипотентности. Этот результат «электризовал поле», и в течение года его воспроизвели три другие исследовательские группы, включая лабораторию Яниша.

Преимущества и текущие задачи

Использование перепрограммированных соматических клеток позволит преодолеть одно из главных препятствий для применения эмбриональных стволовых клеток — риск иммунной реакции у пациента.

Остаются три основные задачи для терапевтического применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток:

1. Найти способ индуцировать плюрипотентность без использования вирусов для доставки генов. Ведутся работы по репрограммированию клеток с помощью белков или лекарств.
2. Решить проблему интеграции новых генов в ДНК человека, которая намного сложнее, чем у мышей. Лаборатория Яниша работает над методом вставки генов с помощью ферментов — цинк-пальцевых нуклеаз, которые можно настроить на разрезание человеческой ДНК в строго определенных местах.
3. Научиться получать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки из крови человека, а не из клеток кожи, как сейчас. Это упростит разработку персонализированных методов лечения.