СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ
Friday, January 11, 2013
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.
Разработан более быстрый и безопасный метод получение стволовых клеток
http://www.lifesciencestoday.ru/index.php/stvolovie-kletki/801-faster-and-safer-method-for-producing-stem-cells-developed
(там еще куча ссылок)
Эндотелиальные клетки, полученные путем непрямого линейного перепрограммирования
из человеческих фибробластов (клеток кожи). Ядра клеток показаны синим; белки,
являющиеся отличительными признаками эндотелиальных клеток, - зеленым и красным.
(Фото: Salk Institute for Biological Studies)
Метод, разработанный учеными Института биологических исследований Солка (Salk
Institute for Biological Studies), возможно, устранит одно из основных препятствий
на пути к использованию стволовых клеток в клинической регенеративной медицине,
так как позволяет получать неограниченное количество стволовых клеток и их производных,
одновременно сокращая более чем наполовину необходимое для этого время.
<<Одним из барьеров, которые необходимо преодолеть, прежде чем методы лечения
стволовыми клетками получат широкое распространение, является сложность получения
достаточного количества клеток для экстренного клинического использования>>,
- говорит один из руководителей исследования Игнасио Санчо-Мартинес (Ignacio
Sancho-Martinez), PhD, постдокторант лаборатории экспрессии генов профессора
Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte).
Профессор Исписуа Бельмонте, Игнасио Санчо-Мартинес и их коллеги, в том числе
профессор лаборатории генетики Института Солка Фред Гейдж (Fred Gage), опубликовали
свой новой метод перепрограммирования клеток в журнале Nature Methods.
Стволовые клетки ценятся за плюрипотентность - способность становиться практически
любой клеткой организма. Как для исследований, так и для клинического применения
используются два источника стволовых клеток: достаточно молодые, все еще плюрипотентные,
клетки и уже специализировавшиеся клетки, искусственно перепрограммированные
в плюрипотентные.
Клетки первого типа известны как эмбриональные стволовые клетки, или ЭСК, (embryonic
stem cells, ESCs), хотя этот термин неверен, так как на самом деле их получают
из бластоцисты - скопления клеток, имеющего форму полого шара, размером примерно
с булавочную головку, - результата пятидневного деления оплодотворенной яйцеклетки.
Эмбриональный же период развития организма начинается с имплантации бластоцисты
в матку.
Помимо известных этических споров, использование эмбриональных стволовых клеток
сопряжено и с другими, менее обсуждаемыми, но не менее важными, проблемами: трансплантация
выращенных из ЭСК тканей может вызвать иммунную реакцию отторжения.
Для того чтобы обойти этические и биологические проблемы, ученые научились возвращать
в плюрипотентное состояние зрелые (соматические) клетки, уже дифференцированные
в определенные типы. Создание этих так называемых индуцированных плюрипотентных
стволовых клеток (induced pluripotent stem cells, iPSCs) ознаменовало собой новую
эпоху в исследовании стволовых клеток, в том числе и разработку третьего направления
в получении клеток нужного типа.
Как оказалось, использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток тоже
связано с определенными проблемами. Процесс их получения в лабораторных условиях
крайне неэффективен: сначала нужно перепрограммировать соматические клетки в
iPSCs, а затем iPSCs - в те или иные типы специализированных клеток. В целом
вся процедура очень трудоемка и занимает до двух месяцев. Однако гораздо хуже
то, что индуцированные плюрипотентные клетки образуют опухоли - так называемые
тератомы, - которые могут быть и злокачественными.
Все это заставило ученых задаться вопросом, действительно ли необходимо, чтобы
клетка проходила весь путь в обратном направлении и все начиналось с чистого
листа, то есть, с ее плюрипотентного состояния. Ключом к этой идее является то,
что iPSCs далеко не сразу трансформируются в специализированные клетки: проходя
промежуточные стадии предшественников, или прогениторов, они становятся мультипотентными,
после чего могут развиться только в клетки определенных линий. Так, если плюрипотентные
стволовые клетки могут стать практически любой клеткой организма, то, например,
мультипотентные клетки крови - только эритроцитами, лейкоцитами или тромбоцитами,
но не клетками далеких от них линий, например, нейронами.
Слева направо: Эммануэль Нивэ (Emmanuel Nivet), Хуан Карлос Исписуа Бельмонте
(Juan Carlos Izpisua Belmonte), Лео Курьян (Leo Kurian), Игнасио Санчо-Мартинес
(Ignacio Sancho-Martinez). (Фото: Salk Institute for Biological Studies)
Поэтому, чтобы избежать потенциальных проблем, связанных с iPSCs, ученые разработали
метод <<прямого линейного перепрограммирования>> (direct lineage conversion).
В отличие от привычного сценария, в котором плюрипотентная клетка делится и образует
разные типы клеток взрослого организма, при прямом линейном перепрограммировании
соматическая клетка определенного типа трансформируется только в клетку одного
конкретного типа. Например, клетка кожи становится мышечной клеткой и ничем больше.
Хотя этот метод результативен, ученые из Института Солка и их коллеги решили
выяснить, нельзя ли модифицировать клетку еще более эффективно и одновременно
более безопасно.
<<Если речь идет о стволовых клетках для клинического использования, то, помимо
очевидного вопроса безопасности, самое большое внимание уделяется эффективности
процесса их получения>>, - объясняет постдокторант Лео Курьян (Leo Kurian), первый
соавтор статьи.
Ученые разработали новую методику, названную ими <<непрямым линейным перепрограммированием>>
(indirect lineage conversion, ILC). При использовании непрямого линейного перепрограммирования,
подробно описанного в Nature Methods, соматические клетки переходят в более раннее
состояние, из которого в дальнейшем их можно трансформировать в клетки-предшественники.
Метод непрямого линейного перепрограммирования позволяет создавать нескольких
линий путем переноса клеток в специально разработанную химическую среду. ILC
экономит время и снижает риск развития тератом, так как не требует получения
индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Вместо перепрограммирования в
iPSCs соматические клетки направляются в сторону трансформации в клетки-предшественники
конкретных линий.
<<Мы не толкаем их к исходной точке, а просто немного отодвигаем назад>>, - поясняет
доктор Санчо-Мартинес.
Используя метод непрямого линейного перепрограммирования, ученые трансформировали
человеческие фибробласты в ангиобластоподобные клетки - предшественники сосудистых
клеток. Эти новые клетки могут не только пролиферировать, но и дифференцироваться
в линии эндотелиальных и гладкомышечных сосудистых клеток. При имплантации мышам
они успешно интегрируются в существующую сосудистую сеть животных.
<<Эта работа является примером исследований в области стволовых клеток с долгосрочной
перспективой, когда стволовые клетки смогут самоорганизовываться в трехмерные
структуры и затем интегрироваться в существующие ткани>>, - комментирует направление
развития клеточных технологий профессор Исписуа Бельмонте.
Хотя до клинического применения нового метода пройдет не один год, он имеет несколько
преимуществ перед сегодняшними, продолжает ученый. Он более безопасен, так как,
как представляется, не приводит к развитию опухолей или другим нежелательным
генетическим изменениям, и гораздо более эффективен. Самое главное, он быстрее,
и это является частью того, что делает его не только более производительным,
но и менее рискованным.
<<В целом получение iPSCs и их дифференцированных производных может занять до
двух месяцев, что увеличивает риск возникновения спонтанных мутаций>>, - продолжает
мысль Исписуа Бельмонте соавтор исследования Эммануэль Нивэ (Emmanuel Nivet).
<<Мы существенно снизили этот риск, так как для получения клеток нашим методом
требуется всего 15 дней>>.
Да, это интересно. Кажется, скоро торговля органами перестанет быть
актуальной, и Украина вконец разорится. Или будет переходить на путь
инновационной экономики. Особо интересно представление о том, что клетки
сами будут самоорганизовываться в органы и встраиваться туда, куда нужно!