Из фибробластов – в меланоциты

25.12.201411800

Фибробласты – клетки соединительной ткани – являются самым распространенным типом клеток в организме. Ученые из Медицинской Школы Перельмана (Perelman School of Medicine, США) при Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania, США), Института Вистара (Wistar Institute, США), Медицинской Школы при Бостонском Университете (Boston University School of Medicine, США) и Технологического Института Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology, США) разработали способ изменять предназначение фибробластов и превращать их в функционирующие меланоциты – специализированные клетки кожи, содержащие пигмент. Метод можно использовать при разработке новых методов клеточной терапии различных заболеваний кожи, в частности, витилиго, а также новых способов скрининга меланомы. Полученные результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.

Новый метод «обходит» промежуточные стадии превращения клеток. «С помощью прямого репрограммирования ученые могут сразу превратить фибробласты в меланоциты, при этом клетки не должны снова проходить стадию плюрипотентных стволовых клеток. Именно поэтому они не канцерогенны», – говорит руководитель исследования доктор Сиавей «Джордж» Сю (Xiaowei "George" Xu), доцент патологии и лабораторной медицины.

Превращение клетки из одного типа в другой не является необычным явлением. В природе подобный процесс происходит постоянно, но он наиболее выражен в тот момент, когда клетки делятся и дифференцируются в различные типы по мере роста организма со стадии эмбриона до полностью функционирующего живого существа. Располагая терапией стволовыми клетками, медицина сейчас учится тому, как максимально использовать подобную клеточную специализацию в новых методах лечения. Но контроль и управление этим процессом являются сложной задачей. Трудно найти специфические транскрипционные факторы, необходимые для создания желаемого типа клеток. Кроме того, необходимый процесс первоначального превращения клетки в индуцированную плюрипотентную стволовую клетку (ИПСК), способную к дифференцировке, а только после этого – в желаемый тип клетки, может привести к образованию опухолей.

Изучив литературу, Сю и его коллеги нашли сведения о 10 специфичных клеточных транскрипционных факторах, участвующих в развитии меланоцита. Проведя скрининговое исследование, они обнаружили среди них 3 фактора, необходимых для формирования меланоцитов: SOX10, MITF, и PAX3. Совокупность этих факторов получила название SMP3.

«Мы провели большую работу, – говорит Сю. – Мы исключили комбинации других транскрипционных факторов и обнаружили, что эти три фактора являются необходимыми для развития меланоцита».

Сначала исследователи протестировали комбинацию SMP3 на мышиных эмбриональных фибробластах – в итоге на клетках быстро начали появляться маркеры меланоцитов. На следующем этапе ученые использовали человеческие факторы SMP3 на фетальных дермальных клетках человека, что снова привело к быстрому формированию меланоцитов (human-induced melanocytes, hiMels). Дальнейшие тесты подтвердили, что hiMels функционировали так же, как и нормальные меланоциты, не только в клеточной культуре, но также в экспериментах на животных. Было продемонстрировано, что hiMels функционально идентичны нормальным меланоцитам.

Сю и его коллеги ожидают использование разработанного ими метода для лечения различных заболеваний кожи, например, витилиго, для которого терапия, основанная на применении стволовых клеток, является наилучшим и наиболее эффективным методом.

Созданный метод может также послужить основой для разработки нового способа исследования меланомы. По словам Сю, ученые, получив меланоциты из фибробластов пациентов с меланомой, могут провести скрининг не только для выяснения причин развития меланомы, но, возможно, использовать полученные клетки для скрининга возможных препаратов от этого типа рака кожи.

По мнению ученых, важно, что в организме значительно больше фибробластов, доступных для перепрограммирования, по сравнению с тканеспецифичными взрослыми стволовыми клетками, поэтому новый метод можно использовать в других методах лечения, основанных на клеточной терапии.

По материалам Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

Оригинальная статья:
Ruifeng Yang, Ying Zheng, Ling Li, Shujing Liu, Michelle Burrows, Zhi Wei, Arben Nace, Meenhard Herlyn, Rutao Cui, Wei Guo, George Cotsarelis, Xiaowei Xu. Direct conversion of mouse and human fibroblasts to functional melanocytes by defined factors. Nature Communications, 2014; 5: 5807 DOI: 10.1038/ncomms6807


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