Учёные со всего мира пытались создать стволовые клетки без применения генно-инженерных методик. Дело в том, что добавление генов в клетки может иметь печальные последствия: начиная от генетических мутаций и заканчивая онкологическими заболеваниями. Гипотетически стволовые клетки можно создать при помощи химических соединений, однако сделать это на практике никому не удавалось.
В 2006 году генные инженеры заявили, что научились создавать стволовые клетки из любой клеточной культуры. Эти клетки стали называться индуцированными плюрипотентными. Но годились они лишь для первичных экспериментов, а к медицинской практике долгое время не имели отношения по вышеперечисленным причинам. В любом случае для создания плюрипотентных клеток требовался как минимум один ген —Oct4.
В недавно опубликованной статье в журнале Science учёные утверждают, что им наконец-то удалось индуцировать стволовые клетки, используя лишь химические соединения. Этим клеткам даже дали отдельное кодовое название — CiPS ("химически индуцированные плюрипотентные стволовые клетки").
Хункуй Дэн (Hongkui Deng), специалист по стволовым клеткам из Пекинского университета, внимательно изучил 10 тысяч молекул, чтобы выявить химические составляющие генов. В то время как другие учёные пытались определить, какие соединения могут заменить ген Oct4, Дэн и его коллеги взглянули на проблему под другим углом. Они искали низкомолекулярные соединения, которые смогут перепрограммировать клетки, при наличии обычного набора генов, но без Oct4.
Последний этап оказался самым сложным: исследователи объединили аналог Oct4 с аналогами трёх других генов, но клеточные культуры, взятые у взрослого человека, не превратились в плюрипотентные.
Поиск ошибки занял у учёных более года. В конце концов они обнаружили одно химическое соединение, способное произвести несколько клеток на ранней стадии перепрограммирования. И всё же этим клеткам не хватало некоторых ключевых генов для того, чтобы стать плюрипотентными.
Тогда Дэн добавил соединение DZNep, которое является катализатором поздних стадий перепрограммирования. Опыт завершился успехом, правда, количество клеток было очень небольшим. Тогда учёные добавили ещё одно химическое соединение, и эффективность повысилась на 40%.
На финальном этапе эксперимента результат был уже впечатляющим: перепрограммировать удалось 0,2% клеток — почти столько же получается в результате генно-инженерных опытов. При этом Дэн использовал "коктейль" из семи различных химических соединений.
Чтобы доказать, что полученные клетки обладали плюрипотентностью (то есть могли превращаться в другие), необходимо было провести ещё несколько экспериментов. Полученную клеточную культуру китайцы вживили в организмы эмбрионов лабораторных мышей. Клетки CiPS образовали все основные типы тканей — печени, сердца, мозга, кожи и мышц.
"Люди всегда задавались вопросом, можно ли при помощи низкомолекулярных соединений получить структуру, заменяющую гены. Как выяснилось, это вполне реально", — говорит Рудольф Джениш (Rudolf Jaenisch), один из первых исследователей, занимавшихся получением индуцированных плюрипотентных клеток.
Достижение Дэна и его коллег может пригодиться во многих областях, не только в медицине. Можно сказать, они сделали подарок регенеративным биологам, которым теперь будет проще понять, как земноводные отращивают утерянные конечности. Исследователи заметили, что ген Sall4 экспрессируется в ходе CiPS-перепрограммирования гораздо раньше, чем в ходе перепрограммирования обычным генно-инженерным методом. Экспрессия Sall4 на ранних стадиях также наблюдается и у лягушек, которые регенерируют свои конечности.
Эксперты в этой области уже подтвердили, что работа Дэна сможет обеспечить глубинное понимание процессов регенерации, пока не доступных человеку в такой степени.
Генно-инженерный метод по праву считается намного более опасным, хоть и эффективным. Эксперименты с человеческими клетками и клинические испытания уже идут полных ходом, даже несмотря на то, что велик шанс появления мутаций. Метод Дэна безопаснее, и потом его команда уже запланировала продолжение серии экспериментов. На этот раз они будут перепрограммировать человеческие клетки.
"Вероятнее всего, потребуются дополнительные низкомолекулярные соединения для достижения таких же результатов", — считает Дэн. Но он ни капли не сомневается в успехе.
Также по теме:
Учёные Поднебесной научились получать клетки мозга из мочи
Учёные вырастили человеческую печень в голове мыши
Биологи впервые напрямую конвертировали клетки кожи в клетки мозга
Нобелевская премия вручена за превращение обычных клеток в стволовые
Учёные нашли стволовые клетки раковых опухолей
