|
Профессор лаборатории экспрессии генов Института Солка Хуан Карлос Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) (справа) и научный сотрудник его лаборатории Серхио Руис (Sergio Ruiz). (Фото: Salk Institute for Biological Studies)
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Института Солка (Salk Institute for Biological Studies) и их коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego, UCSD) сообщают о существовании устойчивой сигнатурной разницы между эмбриональными и индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs). Это открытие может помочь преодолеть препятствия на пути к использованию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в регенеративной медицине.
«Мы считаем, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обладают большим потенциалом в терапии», - говорит профессор лаборатории экспрессии генов Института Солка Хуан Карлос Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte), PhD, старший автор статьи. «Но, чтобы быть уверенными в их функциях в организме человека, мы должны четко понимать молекулярные механизмы, управляющие профилями, обеспечивающими их безопасность. Мы полагаем, что открытие этих небольших, но очевидных эпигенетических различий еще на шаг приблизило нас к этой цели».
Эмбриональные стволовые клетки (ESCs) известны своей плюрипотентностью – способностью дифференцироваться практически в любую клетку организма. Это позволяет рассматривать их использование в терапевтических целях как идеальный вариант клеточной терапии. Однако и здесь есть подводные камни: созревшие в специфические типы клеток эмбриональные стволовые клетки, пересаженные в организм пациента, могут вызвать иммунную реакцию, последствием которой будет их отторжение.
В 2006 году ученые научились возвращать зрелые, уже дифференцированные в определенные типы, клетки (например, фибробласты или кератиноциты) в плюрипотентное состояние. Такие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут быть получены из собственных клеток пациента, и их трансплантация теоретически исключает риск иммунного отторжения.
Однако оказалось, что на молекулярном уровне индуцированные плюрипотентные стволовые клетки отличаются от эмбриональных стволовых клеток. В частности, существуют эпигенетические различия – химические модификации ДНК, – влияющие на экспрессию генов. В определенных точках генома iPSCs ученые наблюдали другие паттерны метилирования. Казалось, эти различия носят случайный характер.
Ученые из Института Солка показали, что эпигенетические аберрации являются общей чертой индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и не зависят от источника их получения (соматических клеток). Интересно, что эффективность перепрограммирования линий соматических клеток отрицательно коррелирует с количеством изменений в метилировании, необходимых для приобретения плюрипотентности. Кроме того, как общие, так и специфические для отдельных линий эпигенетические аберрации в iPSCs могут напрямую транслироваться в изменения в экспрессии генов как в плюрипотентном, так и в дифференцированном состоянии. Анализ линий iPSC, полученных из разных источников, позволяет идентифицировать специфическую для перепрограммирования эпигенетическую сигнатуру, состоящую из девяти аберрантно метилированных генов, с помощью которой можно различать ESC и iPSC независимо от их источника или степени дифференциации. На снимке колония индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. topescort.dk Голубым флуоресцируют ядра клеток; красным и зеленым – маркеры плюрипотентности. (Фото: Salk Institute for Biological Studies)
Профессор Бельмонте и его коллеги решили глубже разобраться в этом феномене. Действительно ли эти различия случайны или существует четкая закономерность?
В отличие от предыдущих исследований, в которых преимущественно анализировались индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные только из одного типа зрелых клеток (главным образом, из клеток соединительной ткани – фибробластов), ученые из Института Солка и UCSD изучили iPSCs, полученные из 17 линий шести различных типов зрелых клеток. Они установили, что наряду с сотнями не поддающихся прогнозированию изменений, существуют и остающиеся неизменными. Последние не зависят от того, из какого типа соматических клеток получены iPSCs. С этими общими изменениями во всех индуцированных плюрипотентных стволовых клетках ассоциированы одни и те же девять генов.
«Мы знали, что между индуцированными плюрипотентными и эмбриональными стволовыми клетками существуют различия», - говорит Серхио Руис (Sergio Ruiz), первый автор статьи. «Теперь у нас есть их опознавательный знак».
Терапевтическое значение этих девяти генов ждет дальнейшего изучения. Важность данного исследования состоит в том, что оно углубляет понимание особенностей индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
По материалам
Discovery of reprogramming signature may help overcome barriers to stem cell-based regenerative medicine
Оригинальная статья:
Sergio Ruiz, Dinh Diep, Athurva Gore, Athanasia D. Panopoulos, Nuria Montserrat, Nongluk Plongthongkum, Sachin Kumar, Ho-Lim Fung, Alessandra Giorgetti, Josipa Bilic, Erika M. Batchelder, Holm Zaehres, Natalia G. Kan, Hans Robert Schöler, Mark Mercola, Kun Zhang, and Juan Carlos Izpisua Belmonte. Identification of a specific reprogramming-associated epigenetic signature in human induced pluripotent stem cells
© «Открытие сигнатуры перепрограммирования поможет устранить препятствия в использовании стволовых клеток в регенеративной медицине». 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
Перепрограммирование клеток: идентифицированы новые маркеры плюрипотентности
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: |
