Ученые впервые получили линию эмбриональных стволовых клеток человека на ранней стадии развития

Ученые из Кембриджского Университета (University of Cambridge, США) впервые получили так называемые «наивные» плюрипотентные стволовые клетки из человеческого эмбриона, представляющие собой один из самых пластичных типов стволовых клеток, способный развиться во все человеческие ткани, кроме плаценты. Эти клетки являются потенциальным источником стволовых клеток для регенеративной медицины, а их применение с научными целями может открыть новые способы изучения таких заболеваний, как синдром Дауна.

В течение более тридцати лет наивные стволовые клетки получали из мышиных эмбрионов с помощью метода, разработанного Сэром Мартином Эвансом (Sir Martin Evans) и профессором Мэтью Кауфманом (Matthew Kaufman) во время их работы в Кембриджском Университете. Сейчас ученые впервые получили их из человеческих эмбрионов.

Человеческие плюрипотентные стволовые клетки, которые сейчас используются в регенеративной медицине или биомедицинских исследованиях, получают из двух источников: из эмбриональных стволовых клеток, полученных из оплодотворенных яйцеклеток, не использованных при ЭКО, и из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), когда клетки кожи репрограммируют обратно в стволовое состояние. Однако, данные клетки уже «подготовлены» к дифференцировке в специфические типы клеток. Наоборот, у наивных клеток отсутствуют инструкции о направлении будущей дифференцировки, что может облегчить перенаправление их развития в любой тип клеток, представляющий интерес для ученых.

Недавно были созданы клетки, напоминающие наивные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, с помощью репрограммирования, но было неизвестно, можно ли их получить непосредственно из человеческого эмбриона.

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом она начинает делиться. Примерно на пятый день эмбриональные клетки группируются и образуют структуру, называемую бластоцистой. Это происходит перед имплантацией эмбриона в матку. Бластоциста состоит из двух типов клеток: клеток, которые будут развиваться в плаценту и помогут эмбриону прикрепиться к стенке матки, и внутренней клеточной массы, содержащей наивные клетки, которые превратятся будущий организм.

При проведении исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Stem Cell Reports, ученые из Wellcome Trust-Медицинского Исследовательского Совета при Кембриджском Институте Стволовых Клеток (Wellcome Trust-Medical Research Council Cambridge Stem Cell Institute, США) смогли выделить клетки бластоцисты на приблизительно шестой день развития эмбриона и вырастить их изолированно в культуре. Разделив клетки, исследователи смогли остановить «передачу сигналов» между клетками, тем самым предотвратив их развитие в определенном направлении.

«До сих пор было не возможно изолировать наивные стволовые клетки из человеческого эмбриона, несмотря на то, что тридцать лет назад был разработан метод их выделения у мышей. Это заставило некоторых ученых сомневаться в том, что это вообще возможно. Мы смогли выделить эти клетки и вырастить их изолированно в культуре. Наивные стволовые клетки могут применяться во многих областях, начиная от регенеративной медицины до моделирования заболеваний человека», – говорит Ге Гуо (Ge Guo), один из авторов исследования.

Наивные плюрипотентные стволовые клетки в принципе могут развиться в любой тип взрослой ткани, а это означает, что они могут иметь многообещающие области терапевтического применения в регенеративной медицине для лечения тяжелых заболеваний, которые поражают различные органы и ткани, в частности, те, что имеют низкую способность к регенерации, например, сердце, головной мозг и поджелудочная железа.

По словам доктора Дженни Николс (Jenny Nichols), одного из авторов исследования, одно из самых интересных применений их нового метода – это использование его для изучения заболеваний, которые возникают из клеток, содержащих аномальное число хромосом. В норме все клетки содержат 23 пары хромосом (22 пары аутосом и одна пара половых хромосом), но некоторые дети рождаются с дополнительными копиями хромосом, что привозит к развитию заболеваний, например, дети с синдромом Дауна рождаются с тремя копиями 21 хромосомы.

«Даже во многих «нормальных» эмбрионах на ранней стадии мы обнаружили несколько клеток с аномальным числом хромосом, – говорит доктор Николс. – Поскольку мы можем индивидуально разделить клетки и культуру, мы можем потенциально создать «здоровые» и «поврежденные» клеточные линии. Это позволит создать и сравнить ткани в двух моделях, одной – «здоровой», а другой – содержащей генетически идентичные клетки с дополнительной хромосомой. В результаты мы получим новые данные о развитии таких заболеваний, как синдром Дауна».

По материалам University of Cambridge

Оригинальная статья:
Ge Guo, Ferdinand von Meyenn, Fatima Santos, Yaoyao Chen, Wolf Reik, Paul Bertone, Austin Smith, Jennifer Nichols. Naive Pluripotent Stem Cells Derived Directly from Isolated Cells of the Human Inner Cell Mass. Stem Cell Reports, 2016; DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.02.005