В Институте Вейцмана (Израиль) научились превращать специализированные клетки в индуцированные стволовые почти со 100-процентной эффективностью. Для этого, как пишут авторы работы в журнале Nature, из клеток нужно было удалить всего один белок.
Превращать обычные дифференцированные клетки в плюрипотентные стволовые научились в 2006 году: изменив активность четырёх генов, можно получить стволовые клетки, которые, подобно эмбриональным, способны превращаться в любой другой тип клеток. Однако обычно процесс происходит с очень небольшой эффективностью, и выход индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) оказывается слишком мал: примерно 1% от всей культуры клеток.
Есть и другая проблема: одни клетки превращаются быстрее, другие медленнее, а это ещё сильнее затрудняет работу с ними.
Джейкоб Ханна и его коллеги пытались понять, что за препятствия стоят на пути специализированных клеток при их превращении в стволовые. Они работали с клеточными линиями, в ДНК которых изначально были вставлены модифицированные «гены превращения» — такие гены можно включать с помощью небольших специфических молекул-активаторов. С помощью такого метода число получившихся стволовых клеток можно было довести до 10%. Но если при этом исследователи отключали ген Mbd3, доля превратившихся клеток достигала почти 100%.
Ген Mbd3 запускается в эмбриональных клетках, когда у них наступает пора отключить своё «всемогущество» и приобрести специализацию. Он продолжает работать и в зрелых клетках, очевидно, удерживая их от обращения в эмбриональное состояние. Отключение этого гена в перепрограммируемых клетках не только помогало повысить выход стволовых клеток, но ещё и синхронизировало расписание их превращений: отныне клетки почти не отставали и не обгоняли друг друга.
Эффект от выключения Mbd3 был одинаков как с мышиными, так и с человеческими клетками, и лишь редкие из них могли сопротивляться новому методу.
Эти результаты могут не только продвинуть вперёд регенеративную медицину, но и сообщить нечто новое о механизмах эмбриогенеза и дифференцировки клеток, как они происходят у зародыша.
Если же говорить о регенеративных биоинженерных задачах, то не стоит забывать, что превращение специализированных клеток в стволовые — это лишь половина проблемы; такие индуцированные стволовые клетки нужно направить по тому или иному новому пути развития, и здесь возникают трудности иного рода, связанные с тем, что такие клетки не всегда слушаются экспериментаторов.
Подготовлено по материалам Института Вейцмана. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
