Индуцированные плюрипотентные клетки не идентичны эмбриональным

10.02.201124600
Экспериментальные исследования продемонстрировали, что экспрессия различных генов в иПСК и ЭСК не различается, и оба типа клеток способны образовать любую из тканей человеческого организма. Однако результаты нового исследования, которым руководил молекулярный генетик из Института Солка (Salk Institute, США) Джозеф Экер (Joseph Ecker), развеяли оптимизм ученых. Результаты этого исследования, которые были недавно опубликованы в журнале Nature [1], свидетельствуют о том, что особенности эпигенетических модификаций ДНК, которые влияют на работу генов и синтез белка без изменения последовательности ДНК, у иПСК и ЭСК различаются.

«Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки представляют собой особый тип клеток», - объясняет один из участников исследования, специалист в области биологии стволовых клеток из Главной Больницы Массачусетса в Бостоне (Massachusetts General Hospital) Шэд Ковен (Chad Cowan).

Результаты исследования показывают, что иПСК человека не являются подходящим заменителем ЭСК при моделировании различных заболеваний или лечении больных.


Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки сохраняют эпигенетические признаки клеток тканей взрослого организма, из которых они были получены (Фото K. PLATH/UCLA).

Экер и его коллеги проанализировали характер метилирования ДНК, представляющего собой один из видов эпигенетических модификаций, в геномах 15 клеточных линий: 4 линий эмбриональных стволовых клеток человека, 5 линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, а также в клетках тканей, из которых были получены индуцированные стволовые клетки, и в дифференцированных клетках, полученных из ЭСК и из иПСК.

Ученые обнаружили, что на самом деле иПСК не «переключены» в состояние ЭСК. Метилирование определенных участков хромосом в иПСК напоминает метилирование аналогичных областей ДНК в клетках тканей взрослого организма, из которых были получены иПСК. Данная особенность может ограничить количество типов тканей, которые эти клетки способны образовывать.

«Несмотря на всю свою заманчивость, процесс перепрограммирования является принципиально другим способом получения плюрипотентных клеток по сравнению с получением настоящих ЭСК. Мы продолжаем разрабатывать способы перепрограммирования, которые возвращают клетки в состояние, идентичное эмбриональному», - рассказывает эксперт в области биологии стволовых клеток Джордж Дэли (George Daley) из Детской Больницы Бостона в Штате Массачусетс (Children's Hospital Boston).

Открытие того, что перепрограммированные стволовые клетки имеют эпигенетическую «память», согласуется с результатами недавно проведенного Дэли и его коллегами исследования, в котором ученые сравнивали иПСК и ЭСК мышей [2,3]. Однако у мышей различия в метилировании могут быть «перенастроены» путем длительного культивирования иПСК или путем их повторной дифференцировки в клетки специализированного типа. Стволовые клетки человека сохраняют эпигенетические маркеры даже после того, как были использованы для создания новых тканей.

Несмотря на эпигенетические различия, иПСК и ЭСК в равной степени могут оказаться не идеальным инструментом для восстановления поврежденных тканей. Похоже, оба типа клеток несут генетические мутации. Результаты недавно проведенного исследования, которым руководила доктор Джоан Лоринг (Jeanne Loring) из Исследовательского Института Скриппса (Scripps Research Institute), показали, что ЭСК имеют тенденцию накапливать повторяющиеся участки ДНК в области генов, связанных с самообновлением, в то время как иПСК склонны к накоплению в геноме множественных копий генов, связанных с развитием онкологических заболеваний, и содержат меньшее число генов белков-супрессоров опухолевого роста. Эти генетические различия между иПСК и ЭСК, возможно, связаны с методами их культивирования in vitro.

«При культивировании в лабораторных условиях клетки могут приобретать свойства, которые делают их небезопасными для трансплантации в организм», - считает специалист в области биологии стволовых клеток Ричард Янг (Richard Young) из Института Уайтхеда в Кембридже в штате Массачусетс (Whitehead Institute in Cambridge).

«Воздействие на организм эпигенетических различий вводимых клеток не установлено. Проблема заключается в том, что ученые не знают, какие из выявленных различий будут иметь последствия для организма, а какие - нет», - говорит специалист в области биологии стволовых клеток Уильям Лоури (William Lowry) из Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе (University of California).

По материалам:
NatureNews

Литература:
1. Lister, R. et al. Nature doi:10.1038/nature09798 (2011)
2. Kim, K. et al. Nature 467, 285-290 (2010).
3. Polo, J. M. et al. Nature Biotechnol. 28, 848-855 (2010).
4. Laurent, L. C. et al. Cell Stem Cell 8, 106-118 (2011).

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