Учёные научились превращать стволовые клетки в предшественников печени и поджелудочной железы

Исследователи из Института генома Сингапура (Genome Institute of Singapore, GIS) A*STAR разработали новый метод направленной дифференцировки человеческих плюрипотентных стволовых клеток (human pluripotent stem cells, hPSCs) в высокочистые популяции клеток энтодермы. Этот тип клеток даёт начало органам, включая печень и поджелудочную железу.

Клетки энтодермы крайне востребованы для терапевтических и биотехнологических целей, но исторически их было сложно получить из hPSCs. Возможность генерировать чистую энтодерму с высоким выходом — ключевой шаг на пути к клиническому применению стволовых клеток.

Исследование, опубликованное в престижном журнале Cell Stem Cell в январе 2014 года, возглавили доктор Бинг Лим, старший руководитель группы и заместитель директора по биологии раковых стволовых клеток в GIS, доктор Лэй Тенг Анг, постдок из лаборатории доктора Лима, и Кайл Ло, аспирант Медицинской школы Стэнфордского университета.

hPSCs могут давать начало более чем 200 различным типам клеток в организме человека. Они реагируют на множество внешних белковых сигналов, чтобы дифференцироваться в другие типы клеток. Поэтому получение из них одного конкретного типа клеток в чистой популяции — сложная задача, так как hPSCs имеют тенденцию образовывать и другие клеточные типы.

Используя системный и новый подход, группа провела скрининг белков и химических соединений, которые способствуют формированию желаемого типа клеток и одновременно блокируют индукцию нежелательных типов. Эта стратегия выявила комбинацию триггеров, способных направлять hPSCs в чистые популяции энтодермы. Полученные ценные клетки и новые знания приблизили стволовые клетки к клиническому применению и углубили фундаментальные исследования в понимании того, как определяется судьба клеток во время дифференцировки.

Новый взгляд на регуляцию генов

Используя высокочистую популяцию клеток энтодермы, команда применила экспертизу GIS в области секвенирования нового поколения, биоинформатики и точно охарактеризовала транскрипционные и энхансерные состояния этих клеток. Энхансеры — это элементы ДНК, которые могут активироваться для увеличения экспрессии соседних генов. Ранее в hPSCs сообщалось о категории «спящих» энхансеров, которые предварительно конфигурируются, а затем активируются при дифференцировке клеток.

Новые результаты показывают, что реальность сложнее. Было обнаружено большее супермножество неактивных состояний энхансеров, все из которых способны переходить в активное состояние при клеточной дифференцировке.

Значение работы

Исследование не только предоставляет более полную модель регуляции дифференцировки через энхансеры, но и создаёт ценный ресурс для научного сообщества. Доступ к высокочистой популяции клеток энтодермы также интересен фармацевтическим компаниям для создания клеток печени человека и тестирования токсичности лекарств.