logo

Пользовательского поиска

Saturday 26th of May 2018

Найден молекулярный путь, препятствующий получению индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
23.11.2013 20:23

 

Фибробласты, находящиеся в процессе перепрограммирования в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Активация гена LIN-41 (показан зеленым) помогла устранить молекулярное препятствие, мешающее эффективному перепрограммированию.

Фибробласты, находящиеся в процессе перепрограммирования в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Активация гена LIN-41 (показан зеленым) помогла устранить молекулярное препятствие, мешающее эффективному перепрограммированию. (Фото: Kathleen Worringer)


В 2007 году научный сотрудник Институтов Гладстона (Gladstone Institutes) Шинья (Синья) Яманака (Shinya Yamanaka), MD, PhD, представил миру нечто поразительное - рецепт химического «коктейля», способного превратить взрослые клетки кожи человека в плюрипотентные клетки, близкие по своим свойствам к эмбриональным стволовым клеткам (ЭСК). Ученый назвал эти клетки индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (induced pluripotent stem cells, iPSCs).


Пять лет спустя его исследования начали оказывать значительное влияние на развитие регенеративной медицины, а сам ученый был удостоен Нобелевской премии. Но, чтобы сделать технологию перепрограммирования более продуктивной, доктор Яманака и его коллеги во всем мире продолжают исследования в надежде глубже разобраться в отдельных аспектах этого процесса. Так, ученым пока не известна вся цепочка молекулярных реакций, преобразующих фибробласты в стволовые клетки. Кроме того, сегодняшние методы перепрограммирования малоэффективны, в результате чего образуется много колоний не полностью перепрограммированных iPSCs.

В последнем номере журнала Cell Stem Cell доктор Яманака и его коллеги сообщают, что им удалось найти виновника неэффективного перепрограммирования: это одно из семейств РНК. Более того, основываясь на своем открытии, ученые нашли способ усовершенствовать свой метод перепрограммирования и преодолеть это значительное препятствие на пути развития регенеративной медицины.

Чтобы превратить клетку кожи в индуцированную плюрипотентную стволовую клетку, нужно всего четыре гены, вместе известные как OSKM. Введение OSKM во взрослую клетку кожи – фибробласт – индуцирует изменения в масштабах всего генома, что возвращает ее в плюрипотентное состояние.

Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), MD, PhD, стал четвертым профессором Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco), удостоенным Нобелевской премии по медицине. В 2006 году доктор Яманака разработал метод перепрограммирования клеток кожи мышей в плюрипотентные стволовые клетки и назвал эти клетки индуцированными плюрипотентными стволовыми. В 2007 году ему удалось сделать то же самое с фибробластами человека. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) – это клетки, перепрограммированные из дифференцированных клеток. Как и эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), ИПСК плюрипотентны и поэтому могут развиться практически в любой тип клеток. ИПСК отличаются от ЭСК тем, что их получают не из эмбрионов, а из взрослых тканей. Показав, что встраивание в геном клеток кожи четырех фрагментов ДНК может индуцировать возвращение фибробластов в плюрипотентное состояние, эти эксперименты сделали возможной разработку целого ряда методов перепрограммирования взрослых клеток в iPSCs. Линии клеток, обладающих всеми генетическими особенностями конкретных пациентов с теми или иными заболеваниями, открывают путь к более глубокому изучению многих болезней, разработке новых лекарственных препаратов и – в перспективе – к персонализированной регенеративной медицине.

 

Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), MD, PhD, стал четвертым профессором Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco), удостоенным Нобелевской премии по медицине. В 2006 году доктор Яманака разработал метод перепрограммирования клеток кожи мышей в плюрипотентные стволовые клетки и назвал эти клетки индуцированными плюрипотентными стволовыми. В 2007 году ему удалось сделать то же самое с фибробластами человека. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) – это клетки, перепрограммированные из дифференцированных клеток. Как и эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), ИПСК плюрипотентны и поэтому могут развиться практически в любой тип клеток. ИПСК отличаются от ЭСК тем, что их получают не из эмбрионов, а из взрослых тканей. Показав, что встраивание в геном клеток кожи четырех фрагментов ДНК может индуцировать возвращение фибробластов в плюрипотентное состояние, эти эксперименты сделали возможной разработку целого ряда методов перепрограммирования взрослых клеток в iPSCs. Линии клеток, обладающих всеми генетическими особенностями конкретных пациентов с теми или иными заболеваниями, открывают путь к более глубокому изучению многих болезней, разработке новых лекарственных препаратов и – в перспективе – к персонализированной регенеративной медицине. (Фото: Chris Goodfellow/Gladstone Institutes)

 

«Ученые всегда считали, что рост и дифференциация стволовых клеток в различные клеточные типы – это улица с односторонним движением: если стволовая клетка стала клеткой сердца или клеткой мозга, она не может вернуться в исходное состояние», - объясняет доктор Яманака, руководитель Центра изучения и применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (Center for iPS Cell Research and Application) Киотского университета (Kyoto University). «Но OSKM-коктейль дает нам возможность вернуть клеточные часы назад».

Однако, хотя теперь вооруженные OSKM ученые могут перепрограммировать клетки, сам процесс крайне неэффективен. На каждые 100 фибробластов, получивших OSKM-коктейль, успешно перепрограммируется только один – и это в лучшем случае. Доктор Яманака и его коллеги предположили возможность существования и других факторов, проявляющих активность на ранних стадиях перепрограммирования и препятствующих полной трансформации клетки, и решили их найти.

«Поиск факторов, препятствующих эффективному перепрограммированию клеток, можно сравнить с поисками молекулярной иголки в стоге сена, поэтому мы решили сосредоточить свое внимание на типе молекул, называемых микроРНК», - рассказывает Кэтлин Воринджер (Kathleen Worringer), PhD, ведущий автор статьи. «Несколько типов микроРНК активны в фибробластах, но полностью отсутствуют в стволовых клетках. Поэтому мы предположили, что их активность и является одним из препятствий в перепрограммировании».

МикроРНК, или миРНК, – небольшие некодирующие фрагменты генетического материала, которые на протяжении всей жизни клетки управляют тем, как и когда в ней будут включаться и выключаться те или иные гены. Тесно сотрудничая с Дипаком Шривастава (Deepak Srivastava), MD, директором Центра биологии и медицины стволовых клеток Родденберри (Roddenberry Center for Stem Cell Biology and Medicine) – одним из лидеров в области изучения микроРНК, – доктор Яманака и его коллеги протестировали более 1000 различных микроРНК генома человека. В конечном счете, исследователи сосредоточились на семействе микроРНК, вместе известных как let-7. Предыдущие исследования на животных моделях показали, что let-7 стимулирует дифференциацию стволовых клеток, а клетки, лишенные let-7, теряют способность к дифференциации – «застревают» в состоянии стволовых. Ученые резонно предположили, что, если let-7, по-видимому, способствует дифференциации, присутствие этой молекулы может являться препятствием в перепрограммировании фибробластов.

Воринджер и Яманака начали с добавления к OSKM-коктейлю нового ингредиента – ингибитора let-7. Введение усовершенствованного коктейля в человеческие фибробласты привело к значительному повышению эффективности их перепрограммирования.

Кэтлин Воринджер (Kathleen Worringer), PhD, (на фото) и Шинья Яманака выявили молекулярный путь, блокирующий перепрограммирование фибробластов в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

 

Кэтлин Воринджер (Kathleen Worringer), PhD, (на фото) и Шинья Яманака выявили молекулярный путь, блокирующий перепрограммирование фибробластов в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. (Фото: Chris Goodfellow/Gladstone Institutes)

 

 

Теперь ученые знали, что let-7 – это препятствие в перепрограммировании и его устранение позволяет генам OSKM более эффективно индуцировать этот процесс. Но следующим вопросом, ставшим перед исследователями, было «как let-7 это делает?». И как это часто случается в биологии, стимулом к перепрограммированию оказалось не подавление микроРНК let-7 как таковое, а, скорее, запускаемая им цепная реакция.

«Наши эксперименты показали, что ингибирование let-7 активирует ген под названием LIN-41, который обычно неактивен», - продолжает доктор Воринджер, постдокторант Калифорнийского института регенеративной медицины (California Institute for Regenerative Medicine). «Это открытие позволило нам определиться с первым звеном цепной реакции, но что действительно заинтриговало нас, так это ее следующие звенья».

Как правило, в фибробластах let-7 помогает поддерживать неактивное состояние LIN-41. Но подавление let-7 возвращает LIN-41 к жизни, в которой его мишенью является ген EGR1, и «оживший» LIN-41 подавляет EGR1.

«EGR1 – ген ответа на рост, что означает, что он отвечает за регулирование роста и дифференцировку клеток», - объясняет доктор Воринджер. «Наши эксперименты показали, что EGR1 является существенным препятствием для перепрограммирования и его подавление геном LIN-41 устраняет это препятствие».

Новые данные помогают раскрыть давнюю тайну – что мешает эффективному преобразованию фибробластов в плюрипотентные стволовые клетки, – и вселяют оптимизм в ученых и клиницистов. Кроме того, демонстрируя сложный ряд молекулярных путей, управляющих ростом и дифференцировкой стволовых клеток, они показывают, насколько трудно найти способы вернуться по этим путям к началу развития.

И хотя исследование далеко не закончено (например, неизвестен точный молекулярный механизм подавления EGR1 геном LIN-41), доктор Яманака явно воодушевлен своим успехом: «Со времени открытия самой возможности создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток мы все время ищем более эффективные способы их получения. Наши результаты – еще один очень важный шаг к достижению этой цели».

 

 

По материалам

Breaking through Barriers; Building Better Cells

 

7

 

Оригинальная статья:

Kathleen A. Worringer, Tim A. Rand, Yohei Hayashi, Salma Sami, Kazutoshi Takahashi, Koji Tanabe, Megumi Narita, Deepak Srivastava, Shinya Yamanaka. The let-7/LIN-41 Pathway Regulates Reprogramming to Human Induced Pluripotent Stem Cells by Controlling Expression of Prodifferentiation Genes

 

 

 

 

© «Найден молекулярный путь, препятствующий получению индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки.

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday479
mod_vvisit_counterYesterday511
mod_vvisit_counterThis week4213
mod_vvisit_counterLast week4698
mod_vvisit_counterThis month16703
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days4000085

We have: 24 guests, 1 members, 5 bots online
Your IP: 54.80.82.9
 , 
Today: Май 26, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.