Исследователи UCSF приблизились к созданию безопасных эмбрионально-подобных стволовых клеток

Исследователи из UCSF впервые использовали микромолекулы РНК — микроРНК — чтобы помочь превратить взрослые клетки мыши обратно в эмбриональное состояние. Эти перепрограммированные клетки являются плюрипотентными, то есть, как и эмбриональные стволовые клетки, они могут стать клетками любого типа в организме.

Результаты показывают, что вскоре учёные смогут заменить ретровирусы и даже гены, используемые в лабораторных экспериментах для индукции плюрипотентности во взрослых клетках. Это сделает потенциальные терапии на основе стволовых клеток безопаснее, устранив риски, которые представляют для человека эти ДНК-методы, включая изменение генома и риск рака.

«Использование малых молекул, таких как микроРНК, для манипуляции клетками будет играть важную роль в будущем биологии стволовых клеток», — говорит старший автор Роберт Блеллок.

Учёных интересует перепрограммирование, поскольку оно позволит создавать клетки, генетически совместимые с отдельными пациентами. Клетки кожи пациента можно вернуть в состояние плюрипотентных клеток в чашке Петри, а затем стимулировать к дифференцировке во взрослые клетки, например, сердца, лёгких или мозга. Эти клетки можно было бы пересаживать пациентам без риска отторжения.

Исследование, опубликованное 12 апреля 2009 года в онлайн-версии журнала Nature Biotechnology, использовало комбинацию микроРНК и генов, вводимых ретровирусом, для превращения фибробластов мыши в плюрипотентные клетки.

Предыдущие методы создания клеток, подобных эмбриональным стволовым, полагались на введение ДНК, кодирующей четыре фактора транскрипции. Ограничение этого метода в том, что три из четырёх генов, кодирующих эти факторы транскрипции — oct4, klf4 и c-myc — являются онкогенами, то есть способствуют неконтролируемому росту клеток, характерному для рака.

В текущем исследовании учёные индуцировали плюрипотентность, используя комбинацию инфекции (введение трёх вирусов с факторами транскрипции, без c-myc) и трансфекции (введение микроРНК, смешанных с липидом). Помеченные фибробласты могли включаться в эмбрион мыши и становиться любым типом клеток взрослого животного, включая клетки зародышевой линии.

«Это транзиторные, некодирующие молекулы, которые не встраиваются в геном, но способствуют самообновлению и обладают потенциалом индуцировать плюрипотентность. Они делают своё дело — превращают соматическую клетку в подобную эмбриональной стволовой — а затем исчезают», — объясняет Блеллок.

МикроРНК — это короткие фрагменты одноцепочечной РНК, которые предотвращают трансляцию кода гена из матричной РНК в белок. Они нацеливаются на матричные РНК и, связываясь с ними, не дают рибосомам производить белок, тем самым снижая его выработку в клетке.

Сейчас команда Блеллока работает над заменой всех четырёх факторов транскрипции на микроРНК и изучает механизм, с помощью которого эти малые молекулы индуцируют плюрипотентность. Также они ищут микроРНК, способные превращать взрослые клетки напрямую в определённые типы взрослых клеток, минуя стадию, подобную эмбриональной стволовой клетке.

«Цель сейчас — обеспечить безопасность индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и дифференцировать их в клетки, которые можно использовать для восстановления повреждённых тканей и лечения болезней», — говорит он.