Представленная ещё в 2006 году методика перепрограммирования клеток из обычных "взрослых" в стволовые стала настоящим прорывом в биоинженерии. Индуцированные плюрипотентные клетки решили почти все проблемы, связанные со стволовыми клетками — от морально-этических до количественных (теперь не надо убивать ради них эмбрионы). Создателям метода вручили Нобелевскую премию.
Но у данной технологии была только одна проблема — крайне низкая эффективность конвертации стволовых клеток: исследователям лишь в редких случаях удавалось преодолеть десятипроцентный порог. Но сегодня, похоже, и этой проблеме нашли решение. Учёные из научно-исследовательского Института имени Вейцмана (Weizmann Institute of Science) в Израиле смогли конвертировать почти 100% клеток кожи в плюрипотентные.
Как правило, для перепрограммирования клеток биоинженеры используют набор из четырёх генов. Их при помощи вирусов вводят в геном клеток, где они запускают процессы конвертации из какого-либо типа (например, кожных или мочевых в плюрипотентные, то есть способные в дальнейшем вырасти в абсолютно любой тип.
Однако большинство таких клеток остаются на промежуточной стадии конвертации и превращаются в стволовые не до конца. Поэтому лишь 1% плюрипотентных клеток оказывается на 100% эффективным. Существует и другая проблема: клетки трансформируются с разной скоростью, и поэтому слежение за процессом оказывается очень трудной задачей.
Ведущий автор нынешнего исследования Якоб Ханна (Jacob Hanna) и его коллеги описывают в своей статье, недавно вышедшей в журнале Nature, разработанную ими методику, с помощью которой эффективность производства плюрипотентных клеток удалось значительно повысить. На протяжении многих лет учёные исследовали потенциальные препятствия, мешающие конвертации большинства клеток в стволовые.
В рамках эксперимента они создали генно-модифицированные клетки мышей, в которые уже был интегрирован стандартный набор из четырёх генов. Их экспрессию (начало работы) можно было запустить единичной молекулой. Обычно при таком раскладе процент конвертированных клеток был бы не выше десяти, но когда Ханна и его команда подавили экспрессию гена, ответственного за производство белка Mbd3, эффективность взлетела почти до 100%.
Вычислив точное время превращения эмбриональных клеток в обычные в естественных условиях, Ханна задумался, можно ли "перепрограммировать процесс перепрограммирования". В отличие от индуцированных плюрипотентных клетки эмбриона не остаются стволовыми на неопределённое время, а значит, проблему со сроками также можно решить.
Обычно ген белка Mbd3 подавляет процесс конвертации в ходе развития эмбриона, а затем остаётся в зрелых клетках. В ходе перепрограммирования белки, производимые стандартным набором "плюрипотентных" генов, заставляют Mbd3 подавлять экспрессию собственных клеточных плюрипотентных генов. И, как выяснили израильские генетики, это является основным препятствием для высококачественного производства стволовых клеток.
"Эти естественные процессы противоречат друг другу, вследствие чего конвертация оказывается беспорядочной и хаотичной. Они запускают и тормозят её одновременно. Поэтому удаление белка Mbd3 позволяет процессу конвертации протекать беспрепятственно", — поясняет Ханна в пресс-релизе.
Добавим, что исследователи успели поработать и с человеческими тканями. Для этого они использовали методику, не подразумевающую внедрения дополнительных генов. В таких случаях необходимо ежедневно вводить дозу РНК на протяжении нескольких недель, но с подавленной экспрессией гена Mbd3 этот срок удалось сократить всего до 14 дней.
Также по теме:
Эмбриональные стволовые клетки вырастили прямо в теле
Стволовые клетки впервые удалось перепрограммировать химическим путём
Биологи впервые напрямую конвертировали клетки кожи в клетки мозга
Учёные Поднебесной научились получать клетки мозга из мочи
Нейронные стволовые клетки помогли в лечении паралича
