Новый эффективный метод репрограммирования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Группа исследователей из Центра геномной регуляции(Centre for Genomic Regulation, CRG) в Барселоне (Испания) обнаружила более быстрый и эффективный метод перепрограммирования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСк). Результаты исследования опубликованы в журнале Nature 15 декабря 2013 г.

Новая методика позволяет сократить время, необходимое для перепрограммирования плюрипотентных стволовых клеток от нескольких недель до нескольких дней и раскрывает новую информацию о процессе их перепрограммирования и возможностях применения.

В 2012 году доктор Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) и доктор Джон Гердон (John Gurdon) были удостоены Нобелевской премии в области медицины за открытие метода, позволяющего превращать взрослые клетки тканей в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Свойства полученных клеток аналогичны свойствам эмбриональных стволовых клеток.

Открытие Яманаки имеет огромный потенциал для применения в регенеративной медицине. К недостаткам данного метода можно отнести то, что лишь небольшой процент клеток проходит перепрограммирование, сам процесс занимает недели, а результат не всегда оправдывает ожидания.

Исследователи из CRG в своей статье описывают усовершенствованный ими механизм перепрограммирования, позволяющий получать ИПСк с большей эффективностью за меньшие сроки.

Наша группа использовала в эксперименте специфический фактор транскрипции С/EBPα, обладающий способностью перепрограммировать один тип клеток крови в другой (процесс трансдифференцировки). Мы обнаружили, что он также выступает в качестве катализатора при перепрограммировании взрослых клеток в ИПСк, поясняет Томас Граф (Thomas Graf), старший руководитель группы CRG и профессор-исследователь Каталонского исследовательского института в области передовых технологий (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats,ICREA).

В опубликованной нами работе подробно описывает механизм трансформации клеток крови в ИПСк (IPSc). Теперь, когда нам известны механизмы перепрограммирования клеток, мы можем осуществлять этот процесс контролируемо, успешно и в течение короткого периода времени — добавляет Граф.

Генетический материал в ядре уплотнён и скручен, подобно клубку шерсти и, чтобы получить доступ к определённым генам, мы должны «распутать клубок» в регионе, содержащем необходимую нам информацию. Фактор C/EBPα позволяет временно открывать доступ к участку, содержащему гены, ответственные за плюрипотентность. Это означает, что перепрограммирование будет проходить не случайным образом. Необходимые гены могут быть активированы и подготовлены к перепрограммированию в любых клетках.

Нам уже было известно, что фактор С/EBPα способен к трансдифференцировке клеток. Теперь мы знаем, что он может выступать катализатором при их перепрограммировании, — комментирует ведущий автор работы Бруно Ди Стефано (Bruno Di Stefano), аспирант в лаборатории Томаса Графа.

В работе Яманаки перепрограммирование занимало недели, успешный результат имел очень низкий процент и, в итоге, происходило накопление мутаций. При использовании C/EBPα тот же процесс занимает всего несколько дней, имеет гораздо более высокий показатель успешности и меньшую возможность ошибок,- говорит молодой учёный.

Данное открытие даёт представление о молекулярных механизмах формирования стволовых клеток, и поэтому представляет большой интерес для исследований эмбриональной стадии развития. Помимо этого, работа открывает новые возможности для успешного перепрограммирования клеток организма человека, которые будут использованы в регенеративной медицине.