Новый путь получения индуцированных плюрипотентных (стволовых) клеток

18.08.200927670
Выключение молекулярного пути, запускаемого фактором p53, помогло исследователям получить так называемые индуцированные плюрипотентные клетки, являющиеся аналогом эмбриональных стволовых клеток.

Специализированные зрелые клетки, ставшие «бессмертными» (т.н. иммортализация клеток) благодаря блокировке белка р53, защищающего их от неконтролируемого роста и озлокачествления, могут быстро и эффективно превращаться в стволовые клетки, способные дать начало любым клеткам организма.

Эти исследования являются не только серьезным шагом к получению аутологичных стволовых клеток для пациентов, что исключит необходимость длительных поисков доноров, но и демонстрируют, насколько тесной может оказаться связь перепрограммирования клеток (получения стволовых клеток из дифференцированных) с канцерогенезом.

Начиная с 2006 г., когда исследователь Шинья Яманака из Университета японского города Киото (Shinya Yamanaka of Japan's Kyoto University) впервые получил индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) [1], способные превращаться в клетки любого типа, многие ученые работают над тем, как получать такие клетки с более высокой эффективностью. До сегодняшнего дня эффективность методов перепрограммирования оставалась удручающее низкой: как правило, лишь около 1% зрелых клеток поддавалось успешному перепрограммированию в индуцированные плюрипотентные клетки.

В настоящее время пяти исследовательским группам, включая команду Яманака, удалось повысить эффективность перепрограммирования почти в 100 раз путем блокирования запуска молекулярного сигнального пути от фактора p53, в норме предотвращающего неконтролируемое деление клетки и приводящего ее к естественной гибели, не допуская накопления в геноме опасных мутаций. После внесения мутаций в нескольких генов с целью выключения пути от p53, ученые получили индуцированные плюрипотентные клетки из фибробластов кожи. Эффективность этого процесса составила 10%. Для перепрограммирования фибробластов, как и в первой работе Яманака и его коллег, были применены вирусные векторы с встроенными генами четырех специфических белков – факторов плюрипотентности. Отключение пути от фактора p53 значительно повысило эффективность действия всех четырех факторов.

«Любое повышение эффективности перепрограммирования – это большой шаг вперед», – говорит Джордж Дейли, специалист по стволовым клеткам из Детского Госпиталя Бостона в штате Массачусетс (George Daley Children's Hospital Boston in Massachusetts).

Связь с канцерогенезом

Появление сразу нескольких публикаций, посвященных новому подходу к получению iPS-клеток [2-6], в журнале Nature, указывает на то, насколько важен фактор р53 для перепрограммирования клеток. «Применяя этот метод, мы можем значительно повысить эффективность и кинетику процесса перепрограммирования», – говорит Конрад Хочедлингер (Konrad Hochedlinger), биолог, специалист по стволовым клеткам Главного Массачусетского Госпиталя в Бостоне (Massachusetts General Hospital in Boston), возглавлявший одну из исследовательских групп.

Исследования также проливают свет на механизм канцерогенеза. Поскольку теперь ясно, что p53 играет ключевую роль и в перепрограммировании, и в развитии рака, злокачественные клетки могут рассматриваться как клетки, приобретшие некоторые свойства стволовых – например, способность к безграничной саморепродукции. «Если провести аналогию, то можно сказать, что рак – это проблема дедифференцировки», – говорит автор исследования Хуан Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte), специалист в отрасли биологии развития Института Солка Биологических Исследований в Ла Жолле (Калифорния) (Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, California) и Центра Регенеративной Медицины в Барселоне, Испания (Center of Regenerative Medicine in Barcelona, Spain).

Контроль качества

Хотя полученные результаты облегчают понимание проблемы перепрограммирования и представляют собой важный шаг к получению и применению iPS-клеток в клинике, используемые методы по-прежнему основаны на манипуляциях с генами, ассоциированными с канцерогенезом. В терапевтической практике такие методы применяться не могут. Несмотря на значимость результатов, они еще не решают проблему. Таково мнение Якоба Ханна, исследователя стволовых клеток из Уайтхедовского Института биомедицинских исследований в Кембридже, штат Массачусетс (Whitehead Institute for Biomedical Research, Massachusetts).

В подтверждение этому Хуан Бельмонте провел скрининг химических веществ на предмет их способности выключать молекулярный путь от фактора p53. Оказалось, что лишь немногие из соединений, вызывавшие кратковременное выключение пути от фактора p53, потенциально безопасны.



Структура белка р53, взаимодействующего с молекулой ДНК.

Молекулярный биолог Мария Бласко (Maria Blasco) из испанского Национального Центра Исследований рака в Мадриде (Spanish National Cancer Research Center in Madrid), автор двух публикаций по данной теме, также настороженно относится к выключению пути от p53 с целью получения терапевтических iPS клеток.

Функция p53 заключается в предотвращении воспроизводства клеток с серьезными повреждениями ДНК. В норме перепрограммированные клетки здоровы и не имеют каких-либо повреждений ДНК. Тем не менее, нарушение молекулярных механизмов, управляемых р53, может привести к получению стволовых клеток с дефектной ДНК, которые, в свою очередь, могут стать модельными объектами для изучения самых разнообразных заболеваний, в частности, онкологических.

По материалам:
NatureNews

Литература:
1.Takahashi, K. & Yamanaka, S. Cell 126, 663-676 (2006).
2.Hong, H. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08235 (2009).
3.Utikal, J. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08285 (2009).
4.Marión, R. M. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08287 (2009).
5.Li, H. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08290 (2009).
6.Kawamura, T. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08311 (2009).

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей