progenes | Сериал induced pluripotent stem (iPS) cells. Часть 3.

Продолжаем внимательно следить за усилиями ученых в вопросах перепрограммирования клеток. Сначала освежим базовые знания о потентности клеток.

Клетки бывают недифференцированные - стволовые, которые в процессе развития превращаются в дифференцированные - мышечные, эпителиальные, нервные, жировые и пр. Процесс дифференциации запускается внешними факторами. Клетка улавливает рецептором сигнал извне, передает его по цепи вовнутрь и включает генетическую программу специализации. Однажды изменившись, клетка сама по себе не может перепрограммироваться назад в стволовую, если это не раковое перерождение (это важно).

Стволовые клетки имеют свою иерархию. Эмбриональные стволовые клетки стоят в иерархии "Что бы из них теперь сделать" выше всех. Они называются тотипотентными и из них можна сделать любую специализированную клетку.

Кроме эмбриональных стволовых существуют еще "взрослые" стволовые, которые есть в костном мозгу, коже, в жировых тканях, печени, селезенке. Эти стволовые клетки уже не тотипотентые, а плюрипотентные и способны развиваться только в ограниченное число разных клеток. Для терапевтического клонирования это очень полезные клетки, хотя и не всемогущие. Проблема заключается в том, что их непросто достать. Поэтому поиски подходящего источника плюрипотентных клеток, а также способов их диференцирования во что-то полезное не прекращаются.

Поиски направлены в изучение возможности перепрограммирования дифференцированных клеток хотя бы в плюрипотентные. Эти клетки теперь называются индуцированные плюрипотентые клетки ( induced pluripotent stem (iPS) cells).

Краткое содержание предыдущих серий и очередной прорыв.

2007 год. Японский ученый Yamanaka берет дифференицированнную эпителиальную клетку кожи, встаивает в нее генно-инженерным методом четыре гена с помощью вирусов. Гены не простые, а особенные, они регулируют работу других генов. Клетка кожи перепрограммировалась назад в плюрипотентную, размножилась, после чего Yamanaka дифференцировал ее в нервную и мышечную. Это был прорыв, хотя меньше прикладной, а больше фундаментальный. Встроенные гены оставались в геноме, к тому же это гены, задействованы в злокачественных образованиях.

2008 год. Немецкий ученый Hans R. Schöler обнаружил, что если взять взрослую стволовую клетку (см. выше, плюрипотентную), то у нее два из четырех генов уже и так работают. Поэтому есть возможность встроить только два чужеродных, как она уже будет фактически напоминать эмбриональную стволовую, из которой можно сделать любую клетку. Но опять таки, вирусы, с помощью которых эти гены переносятся, никуда не деваются, а остаются в геноме. Таким образом этот прорыв всех продвинул, но на один шажок. Но уже точно обозначились гены, которые за это ответственные.

2009 год. Две группы ученых под руководством Andreas Nagy из Канады и Keisuke Kaji из Великобритании придумали встроить эти гены не с помощью вирусных векторов, а с помощью хитрого вектора, который содержит "прыгающие" последовательности, называемые piggyBAC. Для эксперимента брали клетки кожного эпидермиса мышей и человека. После того, как клетка перепрограммировалась в стволовую, с помощью фермента транспозазы эти гены вырезаются из генома назад. Таким образом появилась новая возможность в перепрограммировании и использовании метода в тканевой инженерии.