logo

Пользовательского поиска

Tuesday 20th of November 2018

Перепрограммирование клеток: идентифицированы новые маркеры плюрипотентности

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
19.09.2012 22:08

 

Рудольф Йяниш (Rudolf Jaenisch), MD, профессор биологии MIT, научный сотрудник Института Вайтхеда. Профессор Йяниш говорит, что не видит этических проблем в работе со стволовыми клетками.

Рудольф Йяниш (Rudolf Jaenisch), MD, профессор биологии MIT, научный сотрудник Института Вайтхеда. Профессор Йяниш говорит, что не видит этических проблем в работе со стволовыми клетками. (Фото: nytimes.com)


Несколько лет назад биологи научились перепрограммировать обычные клетки человеческого организма в плюрипотентные стволовые клетки, способные стать клетками любого другого типа. Такие клетки открывают огромные перспективы в лечении многих заболеваний человека.


Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSCs), как правило, получаются путем генетической модификации, приводящей к гиперэкспрессии четырех генов, заставляющих клетки вернуться в незрелое эмбриональное состояние. Однако этот метод срабатывает только на небольшом проценте клеток.

Новые генетические маркеры, недавно идентифицированные учеными Массачусетского технологического института (Massachusetts institute of technology, MIT) и Института Уайтхеда (Whitehead Institute for Biomedical Research), могут помочь сделать этот процесс более эффективным. Кроме того, они позволят ученым предсказать, какие из обработанных клеток обязательно станут плюрипотентными.

В статье, опубликованной в интернет-издании журнала Cell, определены и новые комбинации факторов перепрограммирования клеток в iPSCs.

Проведенное под руководством Рудольфа Йяниша (Rudolf Jaenisch), MD, профессора биологии MIT и научного сотрудника Института Вайтхеда, это первое исследование, в котором изучены генетические изменения, происходящие в отдельной клетке в процессе ее трансформации в плюрипотентную. В предыдущих работах изменения в экспрессии генов рассматривались на больших популяциях клеток – не все из которых действительно перепрограммируются – что затрудняло выявление вовлеченных в этот процесс генов.

«В предыдущих исследованиях невозможно было обнаружить те несколько клеток, которые экспрессировали прогнозируемые маркеры плюрипотентности. Теперь можно обнаружить две или три клетки, которые рано экспрессируют эти важные гены, чего никогда не было сделано раньше», - говорит Дина Фаддах (Dina Faddah), аспирант лаборатории профессора Йяниша и один из ведущих авторов статьи.

В 2007 году ученые установили, что взрослые человеческие клетки можно перепрограммировать, индуцируя гиперэкспрессию четырех генов – Oct4, Sox2, c-Myc и Klf4. Однако в клеточной популяции с гиперэкспрессией этих генов плюрипотентными станут только от 0.1 до 1 процента клеток.

В новом исследовании группа профессора Йяниша перепрограммировала мышиные эмбриональные фибробласты, а затем оценила экспрессию в них 48 генов, активность которых в плюрипотентных клетках доказана или предполагается, в нескольких точках процесса. Это позволило им сравнить профили экспрессии генов в клетках, которые стали плюрипотентными, с профилями в клетках, оставшихся дифференцированными, а также в клетках, которые были перепрограммированы лишь частично.

После перепрограммирования, которое занимало от 32 до 94 дней, исследователи приступили к поиску генов, экспрессирующихся только в тех клетках, которые прошли процесс перепрограммирования до конца и стали плюрипотентными.

Эмбриональные фибробласты мыши в процессе перепрограммирования. Каждая цветная точка представляет матричную РНК, ассоциированную с определенным геном. Красные точки представляют мРНК гена Sall4, зеленые – Sox2, голубые – Fbxo15. Ученые установили, что Sox2 активирует Sall4, а затем Fbxo15, создавая генную иерархию на более поздней стадии перепрограммирования.

 

Эмбриональные фибробласты мыши в процессе перепрограммирования. Каждая цветная точка представляет матричную РНК, ассоциированную с определенным геном. Красные точки представляют мРНК гена Sall4, зеленые – Sox2, голубые – Fbxo15. Ученые установили, что Sox2 активирует Sall4, а затем Fbxo15, создавая генную иерархию на более поздней стадии перепрограммирования.(Фото: Dina Faddah)

 

 

 

 

Ученые идентифицировали четыре очень рано (в первые шесть дней после доставки перепрограммирующих генов) «включающихся» гена в клетках, которые стали плюрипотентными: Esrrb, Utf1, Lin28 и Dppa2. Эти гены контролируют транскрипцию других генов, обусловливающих состояние плюрипотентности.

Кроме того, они установили, что несколько маркеров, ранее считавшиеся маркерами плюрипотентности, активны в лишь частично перепрограммированных клетках. Эти маркеры также могут оказаться полезными. По словам второго ведущего автора исследования Йозефа Буганима (Yosef Buganim), постдокторанта Института Вайтхеда, с помощью вновь открытых маркеров «можно удалить все не полностью перепрограммированные колонии». Это позволит избежать использования частично перепрограммированных iPSCs в клинической практике.

Чтобы настолько точно прочитать генетические профили клеток, исследователи использовали микрофлюидную систему Fluidigm, а затем подтвердили свои результаты с помощью флуоресцентного метода визуализации, способного обнаружить отдельные цепочки РНК.

Полученные данные позволили разработать новую модель взаимодействия генов, направляющего клетки к состоянию плюрипотентности. Ранее считалось, что перепрограммирование является случайным процессом, то есть, включение нужных генов, делающих конкретную клетку плюрипотентной, в результате гиперэкспрессии четырех перепрограммирующих генов – дело случая.

Однако новое исследование показывает, что случайной является только самая ранняя фазы процесса. После того как эти случайные события активируют в клетке собственные спящие копии гена Sox2, этот ген активирует детерминированный путь, ведущий к плюрипотентности.

На этой ранней «случайной» стадии, вероятно, существует много способов, которыми может быть активирован ген Sox2. «Разные клетки активируют Sox2 по-разному», - говорит Буганим. Как только в клетке включается определенная комбинации генов, позволяющая активировать Sox2, клетка встает на путь полного перепрограммирования.

Новая модель предсказала шесть комбинаций факторов, способных активировать Sox2. Исследователи проверили эти комбинации на перепрограммированных клетках и подтвердили их эффективность, хотя степень этой эффективности разнится.

«Это прекрасная демонстрация того, как данные об экспрессии генов в одной клетке могут быть использованы для биоинформатики и прогнозирования иерархии генов, регулирующей процесс перепрограммирования», – говорит Андрас Наги (Andras Nagy), старший научный сотрудник Научно-исследовательского института Сэмюэля Люненфельда (Samuel Lunenfeld Research Institute) в Торонто, не участвовавший в этом исследовании.

Интересно, что группа из MIT нашла комбинации, которые не включают в себя ни одного из исходных факторов перепрограммирования. В настоящее время исследователи проверяют свои новые комбинации, чтобы выяснить, можно ли с их помощью получить более «здоровые» iPSCs. Самый строгий из тестов предполагает введение iPSCs в эмбрион, имеющий четыре набора хромосом вместо двух. Такой эмбрион не может дать начала нормальным клеткам. Если из этих клеток разовьется здоровое животное, это полностью будет «заслугой» iPSCs и подтвердит, что iPSCs эквивалентны эмбриональным стволовым клеткам. Большинство введенных в эмбрионы iPSCs не проходят этот тест.

 

 

 

По материалам

Tracking stem cell reprogramming

5

 

Оригинальная статья:

Yosef Buganim, Dina A. Faddah, Albert W. Cheng, Elena Itskovich, Styliani Markoulaki, Kibibi Ganz, Sandy L. Klemm, Alexander van Oudenaarden, Rudolf Jaenisch. Single-Cell Expression Analyses during Cellular Reprogramming Reveal an Early Stochastic and a Late Hierarchic Phase

 

 

 

 

© «Перепрограммирование клеток: идентифицированы новые маркеры плюрипотентности». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Еще о стволовых клетках


От эмбриональной стволовой клетки до кардиомиоцита: составлена геномная карта сердца

Открытие сигнатуры перепрограммирования поможет устранить препятствия в использовании стволовых клеток в регенеративной медицине

Найден белок, определяющий судьбу клеток радиальной глии

Установлено значительное сходство индуцированных плюрипотентных стволовых и раковых клеток

Ученые остановили возрастную потерю мышечной массы у мышей

Найден ключ к восполнению возрастной потери мышечной массы

Рак и старение связаны дисфункцией стволовых клеток

Субпопуляция макрофагов поддерживает молодость кроветворных стволовых клеток

Раковые стволовые клетки неохотно специализируются в низкокислородной среде

Из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток получена хрящевая ткань

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday1030
mod_vvisit_counterYesterday982
mod_vvisit_counterThis week3529
mod_vvisit_counterLast week6784
mod_vvisit_counterThis month17215
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4186245

We have: 19 guests, 1 bots online
Your IP: 54.147.142.16
 , 
Today: Ноя 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.