Биологам удалось в сто раз повысить эффективность получения стволовых клеток из зрелых клеток организма. Для этого потребовалось всего лишь убрать один белок.
Технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), за открытие которой японский ученый Синья Яманака в 2012 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине, сегодня остается самой востребованной для целей клеточной медицины. Она дает возможность из специализированных клеток взрослого организма (чаще всего из фибробластов кожи) получать плюрипотентные клетки, наделенные возможностями развиваться в клетки разных тканей и органов. Для этого в них нужно внедрить четыре гена, которые обычно работают в эмбриональных стволовых клетках.
Эти гены перепрограммируют клеточный геном, возвращая клетку в эмбриональную стадию, когда перед ней было открыто множество путей развития.
Технология отработана, но у нее есть недостатки: она довольно медленна и неэффективна для того, чтобы ее можно было использовать в практической медицине. О радикальном ее совершенствовании ученые из Израиля под руководством доктора Якуба Ханна, Вейцманновский институт науки , город Реховот, написали в журнале Nature .
Они совершили настоящий прорыв в технологии, повысив ее эффективность с 1% или менее до 100%.
То есть добились того, что все исходные фибробласты стали превращаться в ИПСК. Этот прорыв чрезвычайно важен как для целей медицины, так и для лучшего понимания самого процесса перепрограммирования.
До сего времени перепрограммирование зрелых фибробластов в стволовые клетки занимало свыше четырех недель. Сложность состоит еще и в том, что этот процесс происходит несинхронно в разных клетках. Наконец, выход конечного продукта, то есть ИПСК, которые по биохимическим показателям не отличаются от эмбриональных стволовых клеток, не превышает 1%.
Ученые задались целью найти основное препятствие, которое не дает большинству клеток перестроить программу развития под воздействием эмбриональных генов.
В предыдущем исследовании Ханна применил математическую модель, с помощью которой показал, что, возможно, это препятствие всего лишь одно.
Этот математический результат потребовал биологической проверки, которую и удалось осуществить в нынешнем исследовании. Проверка удалась. Препятствие выявили и устранили, и процесс перепрограммирования клеток кардинально улучшился.
Причина, не дающая клеткам эффективно менять свою судьбу, оказалась в одном белке под названием MBD3. До сих пор ученые не знали его функций, хотя белок привлекал внимание тем, что присутствует в любой клетке на любой стадии ее развития. Это довольно редкое обстоятельство, так как большинство белков специализированы для определенных типов клеток и работают в определенное время, выполняя определенные функции.
Как выяснили исследователи, единственное время, когда белка MBD3 нет в клетке, это первые три дня после оплодотворения.
То есть самые первые дни развития зиготы, когда она начинает делиться, образуя шарик — бластулу, которая как раз и образована эмбриональными стволовыми клетками, которые в дальнейшем превращаются в клетки разных тканей. Уже начиная с четвертого дня в клетках появляется белок MBD3, и они постепенно утрачивают плюрипотентность, их развитие направляется по тому или иному пути. В дальнейшем клетки образуют три зародышевых листка — эктодерму, эндодерму и мезодерму.
Биологи предположили, что именно белок MBD3 противостоит плюрипотентности.
Они удалили его из клеток, и скорость и эффективность их перепрограммирования повысились в разы.
Необходимое для этого время сократилось с четырех недель до восьми дней. Клетки начали испытывать превращение синхронно. И его эффективность приблизилась к 100%. «Чтобы эффективно получать эмбриональные стволовые клетки, надо было научиться делать это у природы, — замечает Якуб Ханна. — Как бы то ни было, природа делает это наилучшим образом».
https://www.gazeta.ru/
