Замолчавшие гены удивили создателей перекроенных клеток
На пути генетиков, пытающихся создать стволовые клетки из клеток взрослого организма, встала ещё одна проблема: учёные выявили ключевое отличие перепрограммированных клеток мыши от её эмбриональных стволовых клеток. Новые знания помогут улучшить существующие методы получения материала, способного дать начало любой ткани организма.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-cells) являются искусственным и этичным аналогом эмбриональных стволовых клеток (ЭСК, или ES-cells). Их создают из взрослых клеток живых существ (будь то человек или лабораторная мышь).
По своему главному для медиков параметру – плюрипотентности, или способности стать клеткой любой ткани, – iPS нисколько не отличаются от ЭСК. Однако учёные заметили, что искусственные аналоги всё же ведут себя по-другому: являются менее выносливыми и делятся медленнее.
В прошлом году исследователи установили, что к тому же экспрессия генов у двух типов клеток разная. В прошлом месяце выяснилось, что естественные (эмбриональные) и искусственные (индуцированные) плюрипотентные клетки имеют разную способность формировать человеческие нейроны: перепрограммированные клетки делали это менее эффективно.
Однако раньше исследователи сравнивали два типа клеток, взятых из разных источников. К примеру, индуцированные получали из кожи, взятой при биопсии, а эмбриональные собирали из остатков, неиспользованных клиниками, которые занимаются лечением бесплодия.
Соответственно, у учёных не было возможности определить, чем были обусловлены различия: биологическим развитием самих клеток или же генетическими особенностями предоставлявших их организмов.
Схема получения iPS-клеток (справа) из взрослых соматических клеток (слева) живых существ.
Надписи над чашкой Петри – транскрипционные факторы. Более подробно процесс описан в этом материале (иллюстрация Konrad Hochedlinger, Kathrin Plath).
В этот раз команда медиков под руководством Конрада Хохедлингера (Konrad Hochedlinger) из Массачусетского госпиталя исследовала ЭСК и iPS-клетки с одинаковой ДНК (взятые от одной мыши).
«Нынешнее исследование – важный шаг к пониманию отклонений, которые могут существовать в неправильно запрограммированных клетках», – говорит профессор Шэн Дин (Sheng Ding), специалист по стволовым клеткам из исследовательского института Скриппса (фото с сайта scripps.edu).
Биологи внедрили перепрограммированные и обычные стволовые клетки в эмбрионы мышей другого цвета и посмотрели на то, какой окрас сформировался у животных по мере их роста. Оказалось, что изменённые клетки работали менее эффективно, то есть «перекрасили» шкурку своего животного меньше.
Далее исследователи решили сравнить экспрессию генов двух типов клеток. Так выяснилось, что небольшой участок кода на длинном плече 12-й хромосомы проявляет разную активность.
У эмбриональных стволовых клеток два гена и множество микроРНК работали нормально, в то время как у индуцированных плюрипотентных клеток они «молчали». При этом не важно, из какого источника были взяты исходные клетки: из кожи, мозга, крови или какой-либо другой ткани.
Любопытно, что понижение активности в этой области ДНК происходит и в сперматозоидах мышей. Вероятно, перепрограммирование клеток каким-то образом имитирует процесс выключения генов, делают вывод авторы работы.
«Кроме того, на эти „выключения“ необходимо обращать внимание в обычных исследованиях, так как они могут попутать результаты, полученные с iPS-клетками для определённого пациента», – рассказал один из авторов работы Маттиас Штадфельд (Matthias Stadtfeld) (фото с сайта harvard.edu).
Пока неизвестно, какие функции выполняют те самые гены и РНК. Возможно, они и вовсе не влияют на жизнь стволовых клеток.
Это ещё предстоит выяснить.
Хохедлингер и его коллеги намерены проделать тот же эксперимент с клетками человека. И хотя результаты, полученные на лабораторных животных, нельзя напрямую переносить на людей, существует большая вероятность, что и в iPS-клетках человека будут обнаружены похожие «малоэффективные» группы генов.
Учёные надеются, что полученные и грядущие результаты помогут им научиться отбирать для моделирования заболеваний и лечения людей только самые лучшие (качественные) перепрограммированные стволовые клетки.
КОМПЬЮТЕР ИЗ ДНК [Новости науки и технологий]
