Упрощено перепрограммирование стволовых клеток

Ученые из Института Вейцмана показали, что удаление одного белка из взрослых клеток позволяет эффективно повернуть время вспять и вернуть их в стволовое состояние.

Исследование лаборатории доктора Якуба Ханны, опубликованное в Nature, выявило «тормоз», сдерживающий производство стволовых клеток. Выяснилось, что его отключение может синхронизировать процесс и повысить его эффективность примерно с 1% или менее до 100%.

Проблема перепрограммирования

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) ценны своей способностью превращаться в любой тип клеток тела. В 2006 году команда Синъи Яманаки открыла, что взрослые клетки можно «перепрограммировать» в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), вставив в их ДНК четыре гена. Однако процесс оставался медленным (до 4 недель), несинхронизированным и неэффективным (менее 1% клеток становились стволовыми).

Ключевое открытие

Группа доктора Ханны под руководством Ноа Новерштерн исследовала белок MBD3, который экспрессируется в каждой клетке тела на всех стадиях развития, кроме одного исключения — первых трех дней после зачатия. Именно в этот период эмбрион состоит из плюрипотентных стволовых клеток. На четвертый день начинается дифференциация, и тогда же впервые появляются белки MBD3.

Прорыв в эффективности

Удаление MBD3 из взрослых клеток резко улучшило перепрограммирование:

• Эффективность возросла на несколько порядков.
• Время сократилось с 4 недель до 8 дней.
• Процесс стал синхронным, что впервые позволило детально изучить его шаг за шагом.

Это открытие особенно важно для медицинского применения, где нельзя использовать вирусы для вставки генов (как в методе Яманаки), что снижало успех до ~0,1%.

Доктор Ханна подчеркивает: «Исследователи в области перепрограммирования могут извлечь пользу из более глубокого понимания того, как эмбриональные стволовые клетки производятся в природе. В конце концов, природа все еще делает их лучше всего, наиболее эффективным способом».