Учёные создали стволовые клетки с расширенным потенциалом

Учёные из Института Сенгера (The Wellcome Trust Sanger Institute), Великобритания, создали новый тип стволовых клеток, которые могут развиваться в любые типы клеток организма. Результаты исследования, опубликованного 11 октября 2017 года в Nature, помогут в изучении нарушений развития эмбрионов и прольют свет на причины патологий при беременности.

Стволовые клетки (СК) способны дифференцироваться в клетки различных тканей. Существующие на сегодняшний день линии СК чрезвычайно полезны для исследований в области развития, причин заболеваний и разработки методов лечения.

Однако оба основных доступных типа линий СК – эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) — имеют определённые ограничения. Так, они находятся в той стадии развития, из которой уже не могут дифференцироваться в абсолютно любой тип тканей.

С целью создания нового типа стволовых клеток для использования в исследованиях и регенеративной медицине учёные разработали метод культивирования клеток с самых ранних этапов развития, когда яйцеклетка разделилась на 4 или 8 клеток, которые по-прежнему сохраняют тотипотентность – способность производить все типы клеток.

Исследователи предположили, что такие клетки должны быть менее специализированы, чем эмбриональные стволовые клетки, которые получают из бластоцисты, состоящей примерно из 100 клеток. Они культивировали полученный материал в специальных ростовых условиях, блокирующих сигналы развития.

Учёные обнаружили, что полученные ими клетки сохранили желаемые характеристики ранних стволовых клеток. Они назвали их стволовыми клетками с расширенным потенциалом (Expanded Potential Stem Cells, EPSCs). Также исследователям удалось перепрограммировать ЭСК и ИПСК мышей в состояние более раннего развития и получить EPSC из этих типов клеток.

Доктор Пентао Лью (Pentao Liu), ведущий исследователь проекта, сказал: «Клетка на самом раннем этапе развития – это как чистый лист бумаги, который, теоретически, должен обладать наибольшим потенциалом.

Это первый случай создания стабильной линии стволовых клеток мышей на ранней стадии формирования. Мы видим, что они действительно сохраняют молекулярные особенности 4-8-клеточного эмбриона и могут развиваться в любой тип клеток».

Когда оплодотворённая яйцеклетка превращается в бластоцисту, она производит клетки, которые будут формировать эмбрион (эмбриональные стволовые клетки), и два типа клеток, из которых будут развиваться плацента и желточный мешок. EPSC – единственные стволовые клетки, которые способны создать все три типа данных клеток бластоцисты.

Доктор Джиан Янг (Jian Yang), первый автор статьи, сказал: «EPSC обеспечивают платформу для подробного изучения ранних клеток эмбрионов на молекулярном уровне, чтобы лучше понять развитие не только у мышей, но и, в конечном итоге, у людей.

Данный новый метод создания стволовых клеток может быть чрезвычайно полезен для изучения развития, более эффективного создания функциональных клеток человека и исследования методов лечения таких проблем, как преэклампсия и выкидыши».

Профессор Хиро Накаучи (Hiro Nakauchi), соавтор статьи из Стэнфордского университета (Stanford University), США, сказал: «Работа с самыми ранними клетками — это фантастическое достижение. В данном исследовании были созданы линии стволовых клеток, которые могут формировать как эмбриональные, так и все экстраэмбриональные клетки.

Методы и идеи этого исследования на мышах могут быть использованы для создания культур подобных стволовых клеток у других видов млекопитающих, в том числе таких, у которых нет доступных клеточных линий ЭСК или ИПСК. Работа также имеет огромное значение для регенеративной медицины человека – стволовые клетки с улучшенным потенциалом развития открывают новые возможности. Крайне необходимы дальнейшие исследования в этой области, чтобы мы могли должным образом изучить потенциал этих клеток».