Отключением одного-единственного гена учёные добились почти стопроцентного превращения специализированных клеток человека и мыши в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.
В Институте Вейцмана (Израиль) научились превращать специализированные клетки в индуцированные стволовые почти со стопроцентной эффективностью. Для этого, как пишут авторы работы в журнале Nature, из клеток нужно было удалить всего один белок.
Превращать обычные дифференцированные клетки в плюрипотентные стволовые научились в 2006 году: изменив активность четырёх генов, можно получить стволовые клетки, которые, подобно эмбриональным, способных превращаться в любой другой тип клеток. Однако обычно процесс происходит с очень небольшой эффективностью, и выход индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) оказывается слишком мал: примерно 1% от всей культуры клеток.
Есть и другая проблема: одни клетки превращаются быстрее других, а это ещё сильнее затрудняет работу с ними.
Джейкоб Ханна и его коллеги пытались понять, что за препятствия стоят на пути специализированных клеток при их превращении в стволовые. Они работали с клеточными линиями, в ДНК которых изначально были вставлены модифицированные «гены превращения»: такие гены можно включать посредством небольших специфических молекул-активаторов. С помощью такого метода число получившихся стволовых клеток можно было довести до 10%. Но если при этом исследователи отключали ген Mbd3, доля превратившихся клеток достигала почти 100%.
Человеческие iPSC, превращающиеся в предшественники нервной ткани
Ген Mbd3 запускается в эмбриональных клетках, когда у них наступает пора отключить своё «всемогущество» и приобрести специализацию. Он продолжает работать и в зрелых клетках, очевидно, удерживая их от обращения в эмбриональное состояние. Отключение этого гена в перепрограммируемых клетках не только помогало повысить выход стволовых клеток, но ещё и синхронизировало расписание их превращений: отныне клетки почти не отставали и не обгоняли друг друга.
Эффект от выключения Mbd3 был одинаков как с мышиными, так и с человеческими клетками, и лишь редкие из них могли сопротивляться новому методу.
Эти результаты могут не только продвинуть вперёд регенеративную медицину, но и сообщить нечто новое о механизмах эмбриогенеза и дифференцировки клеток, как они происходят у зародыша.
Если же говорить о регенеративных биоинженерных задачах, то не стоит забывать, что превращение специализированных клеток в стволовые — это лишь половина проблемы; такие индуцированные стволовые клетки нужно направить по тому или иному новому пути развития, и здесь возникают трудности иного рода, связанные с тем, что подобные клетки не всегда слушаются экспериментаторов.