Как создать стволовые клетки: репрограммирование ядра продвинулось на шаг вперед
Идея взять зрелую клетку, стереть её идентичность (ядерное репрограммирование) и превратить в любой тип клеток обещает восстановление повреждённых тканей или замену костного мозга после химиотерапии. Сразу после получения Нобелевской премии доктор Джон Б. Гёрдон опубликовал в открытом журнале Epigenetics & Chromatin исследование, показывающее, что ключевым шагом в возвращении ядра к плюрипотентному состоянию является включение гистона H3.3 с помощью белка HIRA.
Все клетки организма содержат одинаковую ДНК, но в процессе развития они программируются на разные типы (сердце, лёгкие, мозг). Для этого разные гены более или менее постоянно отключаются в каждой клеточной линии. После определённого числа делений эмбриона клетки, вступившие на путь специализации, уже не могут стать чем-то другим (например, клетки сердца — лёгочной тканью).
Один из способов репрограммировать ДНК — пересадить ядро зрелой клетки в неоплодотворённую яйцеклетку. Белки и другие факторы внутри яйцеклетки изменяют ДНК, включая и выключая гены, пока она не станет похожа на ДНК плюрипотентной клетки. Однако этот метод не полностью стирает клеточную «память».
Один из механизмов регуляции генов — хроматин и, в частности, гистоны. ДНК обёрнута вокруг гистонов, и изменения в её намотке меняют доступность генов. Чтобы понять, как работает ядерное репрограммирование, команда доктора Гёрдона пересадила ядро мыши в ооцит лягушки (Xenopus laevis). Они добавили меченые флуоресцентными метками гистоны с помощью микроинъекции, чтобы отследить их накопление в клетке и ядре.
Профессор Гёрдон пояснил: «С помощью микроскопии в реальном времени стало ясно, что с 10 часов H3.3 (гистон, связанный с активными генами), экспрессируемый в ооците, включается в пересаженное ядро. Когда мы детально изучили ген Oct4, который участвует в придании клеткам плюрипотентности, мы обнаружили, что H3.3 включается в Oct4, и это совпадает с началом транскрипции гена». Команда также обнаружила, что белок Hira, необходимый для включения H3.3 в хроматин, также требуется для ядерного репрограммирования.
Доктор Стивен Хеникофф из Центра исследования рака Фреда Хатчинсона отметил: «Манипулирование путём H3.3 может позволить полностью стереть клеточную "память" и создать истинно плюрипотентную клетку. Полвека спустя после демонстрации возможности репрограммирования клеток это исследование связывает работу [Гёрдона] с работами Синъи Яманаки (со-лауреата премии) и предполагает, что хроматин является препятствием, мешающим рутинному клиническому использованию искусственно индуцированного репрограммирования».