Ученые получили эмбриональные стволовые клетки во взрослом организме

Группа ученых из Национального Онкологического Исследовательского Центра (Spanish National Cancer Research Center — CNIO) впервые перепрограммировала взрослые клетки в эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) непосредственно в организме. Результаты, опубликованные 11 сентября 2013г. в журнале Nature, могут стать прорывом в регенеративной медицине, позволив манипулировать клетками без необходимости извлечения их из организма.

Первые результаты успешного перепрограммирования взрослых клеток в ЭСК опубликовал в 2006 году доктор Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) из Университета Киото. Группа ученых под его руководством разработала методику превращения обычных клеток взрослого организма в эмбриональные стволовые клетки.

Как правило, у ЭСК недолгая продолжительность «жизни», т.к. уже через несколько дней после зачатия они начинают дифференцироваться в клетки органов и тканей.

Группа доктора Яманаки обнаружила, что добавление к взрослым соматическим клеткам всего четырёх генов: Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc позволяет перепрограммировать их в эмбриональные стволовые клетки, которые назвали индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками – ИПСК (англ.- induced pluripotent stem cells — iPSс).

Данные клетки в настоящее время рассматриваются как один из перспективнейших методов регенеративной медицины для лечения таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Так же открытие Яманаки позволяет решить этическую проблему получения ЭСК без необходимости использования эмбрионов.

Испанские исследователи из CNIO под руководством Мануеля Серрано (Manuel Serrano) расширили метод Яманаки. В качестве модели они использовали генетически модифицированных мышей, гены индукции плюрипотентности которых можно при необходимости активировать введением препаратов. В результате чего, взрослые клетки организма повернули своё развитие вспять, превратившись в эмбриональные стволовые клетки, и были обнаружены в большинстве тканей и органов.

«Подобное обратное развитие не встречается в природе», говорит соавтор исследования Мария Абад (Maria Abad) из CNIO. «Мы продемонстрировали возможность получения эмбриональных стволовых клеток непосредственно во взрослом организме, а не только в лабораторных условиях».

Полученные ЭСК также проявляют свойства тотипотентности, идентичные свойствам клеток эмбриона человека на 72-часовой стадии развития, состоящего всего из 16 клеток. Таких результатов никогда ранее не получали в лабораторных условиях.

По сравнению с ИПСК, полученными по методике Яманаки, стволовые клетки, полученные группой Серрано и Абад, представляют собой более раннюю стадию эмбрионального развития, что открывает более широкие перспективы их дифференциации.

Авторам даже удалось индуцировать образование псевдо-эмбриональных структур в грудной и брюшной полости мышей. Псевдо-эмбрионы состояли из трёх зародышевых листков (эктодермы, мезодермы и эндодермы) и внеэмбриональных структур, таких как желточная оболочка и даже признаки кроветворной системы.

«Эти данные показывают, что наши стволовые клетки намного более универсальны, чем полученные in vitro ИПСК Яманаки, которые способны развиться в различные слои эмбриона, но не могут производить ткани, поддерживающие развитие нового зародыша», — говорит Серрано.

Терапевтический потенциал этой работы чрезвычайно высок, т.к. открывает возможность в будущем заменять повреждённые клетки тканей на здоровые. Однако должно пройти немало времени, прежде чем методика будет применена практически. Основной причиной этого является образование тератом – опухолевых формирований, порождаемых эмбриональными стволовыми клетками. Важнейшим дальнейшим этапом исследования будет изучение возможности перепрограммирования взрослой клетки в эмбриональную и возврат во взрослое состояние без образования опухолей.