Новый метод получения стволовых клеток исключает риск канцерогенеза

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) разработали новый метод сообщения фибробластам кожи человека свойств эмбриональных стволовых клеток без внесения в их ДНК потенциально опасных генов. В перспективе данные клетки возможно будет применять в целях регенеративной медицины.

Научная группа сообщает, что возможно получить так называемые индуцированные плюрипотентные клетки (iPS-клетки), не применяя вирусных векторов и потенциальных онкогенов. Репрограммируя клетки кожи в состояние эмбриональных клеток с помощью плазмиды, а не вирусного вектора, ученые из Висконсина обошли основную сложность потенциального применения iPS-клеток в клинике.

Новый метод, о котором сообщается в журнале Science от 26 марта 2009 года, также не требует использования потенциально канцерогенного генетического материала, поскольку плазмида и встроенные в нее гены не интегрируются в геном индуцированной плюрипотентной клетки и могут быть затем удалены из ее потомства. Таким образом, полученные клетки оказываются свободными от любого генетического материала, могущего поставить под угрозу жизнь пациента либо исказить результаты научных исследований.

Новая работа была проведена в лаборатории профессора Медицинской Школы Университета Висконсин-Мэдисон Джеймса Томсона (James Thomson) – исследователя, которому в 1998 году впервые удалось разработать протокол культивирования эмбриональных стволовых клеток человека. В 2007 году Томсон, параллельно с независимыми японскими исследователями, разработал метод получения индуцированных плюрипотентных клеток.

«Мы считаем, что это первые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, полученные без применения каких-либо векторов и трансгенных последовательностей», говорит Томсон.

Данное исследование было проведено под руководством генетика Junying Yu, который, работая вместе с Томсоном, совместно с ним разработал метод искусственного получения стволовых клеток из фибробластов кожи. Индуцированные плюрипотентные клетки, как и нормальные эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), способны дать начало всем 220 типам специализированных клеток взрослого организма. Однако метод получения индуцированных плюрипотентных клеток до сегодняшнего дня включал постоянную интеграцию в их геном как вирусных генов, так и генов, ответственных за индукцию плюрипотентности. Такой «генетический багаж» вызывал сомнения исследователей относительно безопасности применения «искусственных ЭСК» в целях клеточной терапии, поскольку внесенные в них гены изредка, но все же способны вызывать нежелательные мутации, приводящие к нарушениям нормальных функций индуцированных стволовых клеток.

Новая работа была проведена с помощью плазмиды – кольцевой молекулы ДНК, внедренной в фибробласты кожи новорожденных. Плазмида несла в себе все необходимые для репрограммирования трансгены, но не встраивалась в хозяйскую ДНК, оставаясь вне хромосом. Вместе с тем с нее считывалась генетическая информация. После получения индуцированных стволовых клеток и их дифференцировки в интересующий клеточный тип, плазмиды можно удалить из клеток, поскольку надобность в данном генетическом материале исчезает.

Полученные в эксперименте клетки, как говорит Томсон, практически неотличимы от эмбриональных стволовых клеток человека, и демонстрируют способность к неограниченной пролиферации в культуре, а также дифференцировке в любой специализированный клеточный тип.

«Недавнее открытие того, что взрослые клетки могут быть репрограммированы в плюрипотентное состояние, открыло совершенно потрясающие перспективы регенеративной медицины», говорит Марион Затц (Marion Zatz) из National Institute of Health's National Institute of General Medical Sciences, учреждения, частично финансировавшего данный проект. «Тем не менее, ранние методы были крайне рискованны в отношении применения iPS-клеток в клинике. Последняя работа научной группы Томсона демонстрирует новый метод создания iPS-клеток без внесения в клетку вирусных векторов, и это настоящий прорыв в отношении безопасности использования iPS-клеток в клинике».

Томсон отмечает, что исследователи разработали и другие многообещающие подходы к созданию стволовых клеток, работая с мышиными фибробластами. Однако пока данный метод, предполагающий в качестве носителя генетического материала транспозоны, далек от совершенства и не обеспечивает полного удаления из клеток внесенной ДНК. Тем не менее, ученый считает, что с тем прогрессом, который наблюдается сегодня в данной области, в скором времени будет разработано несколько методов безопасного получения индуцированных плюрипотентных клеток.

Оригинальная статья: Junying Yu, Kejin Hu, Kim Smuga-Otto, Shulan Tian, Ron Stewart, Igor I. Slukvin and James A. Thomson. Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences. Science, March 26, 2009.

По материалам:
University of Wisconsin-Madison