В стволовых клетках человека удалось устранить мутацию, связанную с развитием заболевания печени
18.10.2011
1409
0
14090
Ученые «исправили» дефектный ген в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (иПСК), полученных из клеток кожи больных наследственным метаболическим заболеванием печени. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature [1].
Дефицит альфа-1-антитрипсина (ДA1AT) – самое распространенное генетическое заболевание печени, обусловленное заменой одного нуклеотида в гене, кодирующем белок – ингибитор протеазы – альфа-1-антитрипсин (A1AT). Дефицит A1AT приводит к развитию цирроза печени, который можно вылечить только путем трансплантации органа, а также повышенному риску развития рака легких [2] и эмфиземы [3]. Генетический метод лечения больных дефицитом A1AT потребовал бы полного замещения мутантного гена, поскольку каждый оставшийся в организме белок с нарушенной функцией будет продолжать образовывать повреждающие ткани агрегаты.
«Просто внедрения нормальной копии гена будет не достаточно для предотвращения развития заболевания», - говорит руководитель исследования Алан Бредли (Allan Bradley), генетик из Института Сенгера (Wellcome Trust Sanger Institute, Великобритания).
Для поиска и вырезания дефектного гена A1AT из генома иПСК, полученных из кожи больных недостаточностью α1-антитрипсина, Бредли и его коллеги использовали искусственно сконструированную молекулу под названием нуклеаза «цинковые пальцы» (zinc-finger nuclease), после чего поврежденный участок был замещен мобильным элементом ДНК под названием piggyBac.
Затем ученые стимулировали дифференцировку иПСК, несущих скорректированный набор генов, в клетки, проявляющие некоторые свойства гепатоцитов. Именно эти клетки печени больше всего поражаются у больных недостаточностью α1-антитрипсина. Ученые трансплантировали гепатоцитоподобные клетки мышам, и через 14 дней некоторые из генетически модифицированных клеток внедрились в печень грызунов и начали вырабатывать человеческий A1AT.
Несмотря на то, что генетически модифицированные клетки проявляли некоторые свойства, характерные для гепатоцитов, остается не ясным, смогут ли они функционировать как зрелые клетки печени и, в конечном итоге, заселить весь поврежденный орган.
«Еще никто не смог перепрограммировать иПСК в полностью зрелые клетки любого типа, будь то гепатоциты, клетки сердца или нейроны», - говорит Маркус Громпе (Markus Grompe), изучающий стволовые клетки печени в Орегонском Университете Здоровья и Науки (Oregon Health and Science University, США).
Геном стволовых клеток необходимо проверять
Стволовые клетки, культивируемые в лаборатории, накапливают мутации. Чтобы убедиться, что мутации этих клеток не оказывают вредного воздействия, ученые секвенировали геном клеток «исправленной» линии и сравнили его с геномом клеток кожи и иПСК. Выяснилось, что, в сравнении с клетками кожи, в иПСК появилось около двух десятков новых мутаций. Еще несколько дополнительных точечных мутаций было выявлено в геноме «исправленных» клеточных линий.
«Генетическая коррекция не увеличивает количество генетических аномалий, - объяснил участник исследования Людовик Валльер (Ludovic Vallier), специалист в области биологии стволовых клеток из Кембриджского Университета (University of Cambridge, Великобритания), - Однако беспокойство вызывает количество изменений в иПСК, появившихся после репрограммирования. Перед началом использования этих клеток в терапии необходимо изучить биологические последствия мутаций».
«Проведение секвенирования генома должно стать стандартом в этой научной области, – говорит Стефен Дункан (Stephen Duncan), специалист в области стволовых клеток из Медицинского Колледжа Висконсина (Medical College of Wisconsin, США), – Перед началом проведения заместительной генной терапии с использованием иПСК необходимо приложить значительные усилия, чтобы убедиться в том, что эти клетки нормальные».
Литература:
1.Yusa, K. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature10424 (2011).
2.Yang, P. et al. Arch. Intern. Med. 168, 1097-1103 (2008).
3.Perlmutter, D. H. Cell Death Differ. 16, 39-45 (2009).
По материалам NatureNews
Дефицит альфа-1-антитрипсина (ДA1AT) – самое распространенное генетическое заболевание печени, обусловленное заменой одного нуклеотида в гене, кодирующем белок – ингибитор протеазы – альфа-1-антитрипсин (A1AT). Дефицит A1AT приводит к развитию цирроза печени, который можно вылечить только путем трансплантации органа, а также повышенному риску развития рака легких [2] и эмфиземы [3]. Генетический метод лечения больных дефицитом A1AT потребовал бы полного замещения мутантного гена, поскольку каждый оставшийся в организме белок с нарушенной функцией будет продолжать образовывать повреждающие ткани агрегаты.
«Просто внедрения нормальной копии гена будет не достаточно для предотвращения развития заболевания», - говорит руководитель исследования Алан Бредли (Allan Bradley), генетик из Института Сенгера (Wellcome Trust Sanger Institute, Великобритания).
Для поиска и вырезания дефектного гена A1AT из генома иПСК, полученных из кожи больных недостаточностью α1-антитрипсина, Бредли и его коллеги использовали искусственно сконструированную молекулу под названием нуклеаза «цинковые пальцы» (zinc-finger nuclease), после чего поврежденный участок был замещен мобильным элементом ДНК под названием piggyBac.
Затем ученые стимулировали дифференцировку иПСК, несущих скорректированный набор генов, в клетки, проявляющие некоторые свойства гепатоцитов. Именно эти клетки печени больше всего поражаются у больных недостаточностью α1-антитрипсина. Ученые трансплантировали гепатоцитоподобные клетки мышам, и через 14 дней некоторые из генетически модифицированных клеток внедрились в печень грызунов и начали вырабатывать человеческий A1AT.
Несмотря на то, что генетически модифицированные клетки проявляли некоторые свойства, характерные для гепатоцитов, остается не ясным, смогут ли они функционировать как зрелые клетки печени и, в конечном итоге, заселить весь поврежденный орган.
«Еще никто не смог перепрограммировать иПСК в полностью зрелые клетки любого типа, будь то гепатоциты, клетки сердца или нейроны», - говорит Маркус Громпе (Markus Grompe), изучающий стволовые клетки печени в Орегонском Университете Здоровья и Науки (Oregon Health and Science University, США).
Геном стволовых клеток необходимо проверять
Стволовые клетки, культивируемые в лаборатории, накапливают мутации. Чтобы убедиться, что мутации этих клеток не оказывают вредного воздействия, ученые секвенировали геном клеток «исправленной» линии и сравнили его с геномом клеток кожи и иПСК. Выяснилось, что, в сравнении с клетками кожи, в иПСК появилось около двух десятков новых мутаций. Еще несколько дополнительных точечных мутаций было выявлено в геноме «исправленных» клеточных линий.
«Генетическая коррекция не увеличивает количество генетических аномалий, - объяснил участник исследования Людовик Валльер (Ludovic Vallier), специалист в области биологии стволовых клеток из Кембриджского Университета (University of Cambridge, Великобритания), - Однако беспокойство вызывает количество изменений в иПСК, появившихся после репрограммирования. Перед началом использования этих клеток в терапии необходимо изучить биологические последствия мутаций».
«Проведение секвенирования генома должно стать стандартом в этой научной области, – говорит Стефен Дункан (Stephen Duncan), специалист в области стволовых клеток из Медицинского Колледжа Висконсина (Medical College of Wisconsin, США), – Перед началом проведения заместительной генной терапии с использованием иПСК необходимо приложить значительные усилия, чтобы убедиться в том, что эти клетки нормальные».
Литература:
1.Yusa, K. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature10424 (2011).
2.Yang, P. et al. Arch. Intern. Med. 168, 1097-1103 (2008).
3.Perlmutter, D. H. Cell Death Differ. 16, 39-45 (2009).
По материалам NatureNews
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
