Новые стволовые клетки,полученные путем перепрограммирования

[admin]

На международном совещании специалистов в области биологии стволовых клеток было сделано сообщение том, что исследователи открывают новые пути 'депрограммирования' специализированных клеток, для того чтобы их можно было перепрограммировать во множество разных типов ткани.

Если бы этот метод имел успех, он смог бы обойти многие проблемы морально-этического характера, связанные с использованием человеческих стволовых клеток, полученных из эмбрионов - 'чистых клеток' ('тотипотентных’ или 'плюрипотентных'), которые могли бы трансформироваться или дифференцироваться в многочисленные типы специализированных клеток, и которые могли бы использоваться в лечении многих заболеваний, где клетки функционируют неправильно.

Профессор Кит Кэмпбел из университета Ноттингема в Великобритании представил новые результаты депрограммирования клеток на Международном совещании в Милане (30 сентября - 2 октября, "Проблемы дифференциации и трансплантации стволовых клеток"), организованном европейским научным обществом EuroSTELLS, представляющим часть программы по исследованию стволовых клеток, и одной из членских организаций фонда экономической поддержки, национальным научно-исследовательским советом Италии.

Лечение эмбриональными стволовыми клетками основано на том, что на ранних стадиях развития эмбриона, клетки сохраняют способность дифференцироваться в любой клеточный тип организма. Теоретически эмбриональные стволовые клетки могут трансформироваться, например, в клетку печени или клетку поджелудочной железы, и, следовательно, могут использоваться для восстановления или замены больной или поврежденной ткани.

Тем не менее, многие проблемы остаются невыясненными, как научные, так и этические. Профессор Кэмпбел, который работает в составе консорциума EuroSTELLS, сказал на Миланском совещании, "Имеется много проблем, связанных с использованием эмбриональных стволовых клеток. К тому же, если целая популяция должна использоваться для разного рода лечения, нам потребуется огромное количество линий эмбриональных стволовых клеток, для того чтобы охватить широкий диапазон иммуногенных типов, присутствующих в популяции, с целью предотвращения или снижения отторжения".

Одним из возможных вариантов обойти эти проблемы является генерирование 'индивидуализированных' клеточных популяций. Этот метод включает выделение клеток у индивидуума, которые уже дифференцировались, и депрограммирование их с целью превращения из специализированных клеток в 'чистые' клетки, подобные эмбриональным стволовым клеткам. Затем их можно будет перепрограммировать в новый тип клетки, и снова имплантировать пациенту, у которого эти клетки были взяты, предотвращая тем самым отторжение.

Ключом к этому подходу является изменение генетического материала клетки. Когда стволовая клетка дифференцируется в специализированную клетку, генетический код – чередование генов ДНК, содержащихся в хромосомах, - остается прежним. Какие изменения играют роль в упаковке ДНК. Происходят разные 'эпигенетические' изменения, в которых ДНК свертывается и скручивается, наряду с некоторыми молекулами, присоединенными ней, которые открывают некоторые области ДНК и маскируют другие, в конечном итоге влияя на экспрессию генетического кода. Депрограммирование потребует распаковки генетического материала, превращая его в первоначальное состояние, перед тем как клетка дифференцируется.

Такое депрограммирование является практически возможным - создание клонированных животных, таких как овечка Долли, достигается с применением технологии, называемой переносом ядра соматической клетки (SCNT), в которой ядро дифференцированной взрослой клетки выделяется и помещается в неоплодотворенную яйцеклетку, называемую ооцитом, чей собственный генетический материал был извлечен. Разные биохимические факторы содержимого яйцеклетки – её цитоплазма – тем или иным образом открывает и 'очищает' ДНК, содержащуюся в перенесенных ядрах, делая её эквивалентной эмбриональной стволовой клетке, которая может затем делиться и размножаться, и формировать другие типы клеток, необходимые для создания нового организма.

"Что вызывает это перепрограммирование? Мы не знаем", сказал профессор Кэмпбел. "Но ясно, что оно включает некоторые факторы в цитоплазме яйцеклетки".

Вся технология переноса ядра из одной клетки в другую связана с потенциальными опасностями, и команда профессора Кэмпбела работает над усовершенствованием этой технологии.

Например, когда ядра удаляются из ооцита, неизбежно, что часть цитоплазмы клетки также извлекается. Ученые Ноттингемского университета проанализировали белки, которые случайно удаляются, чтобы узнать играют ли они важную роль в депрограммировании вводимого генетического материала.

Команда также показала, что депрограммирование ядер соматических клеток может быть улучшено, если в цитоплазме ооцита присутствует кофеин. Он видимо имеет основное влияние на две энзимы, называемые киназами, что, вероятно, помогает открывать донорский ядерный материал, подвергая его воздействию важных факторов депрограммирования, присутствующих в цитоплазме ооцита.

Другой метод, который одобрили ученые Ноттингемского университета, заключается в том, что донорские клетки подвергаются воздействию цитоплазмы ооцита перед переносом. "Ясно, что молекулы белка в цитоплазме ооцита могут депрограммировать геном, следовательно, мы спрашиваем, возможно, ли использовать белок из яйца прямо в клетке, чьи ядра должны быть перенесены", сказал профессор Кэмпбел. "Команда показала, что яйца амфибий, которые возможно понадобятся для стимулирования ряда эпигенетических изменений в ядрах донорских клеток", сказал профессор Кэмпбел, "продвигают эпигенетический профиль к профилю стволовой клетки".

Профессор Кэмпбел сказал, "В конечном итоге целью этой работы является исследование того, сможем ли мы обойти потребность в человеческих эмбрионах. Если мы сможем взять дифференцированную клетку и вернуть её в исходное состояние, в котором она находилась эмбрионе, тогда мы сможем решить множество текущих проблем".