10 декабря журналы Nature и Nature Communications опубликовали сразу пять (1, 2, 3, 4, 5) статей, подготовленных одним коллективом ученых. Их исследования посвящены событиям, происходящим в клетках во время перепрограммирования.
50 ученых из Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute в Торонто под руководством Андраша Надя (Andras Nagy) изучили и каталогизировали все подробности клеточного перепрограммирования. В процессе они открыли новый тип плюрипотентных стволовых клеток, более удобный для многих прикладных задач, чем iPS-клетки.
Индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки впервые получил в 2006 году Синъя Яманака. Для этого в клетках кожи – фибробластах – искусственно вызывалась и поддерживалась активность нескольких белков – транскрипционных факторов, характерных для эмбрионального состояния. Под их влиянием все остальные процессы тоже перестраивались на эмбриональный лад.
Кроме фундаментальной научной ценности и у этого открытия есть и прикладные. Во-первых, разными сочетаниями факторов можно заставить эмбриональные клетки превратиться в клетки любого выбранного типа. У таких превращений огромный терапевтический потенциал. Вы берете клетки кожи, которые сами по себе уже не могут быть никем кроме клеток кожи и даже делятся медленно и неохотно. Проводите с ними ряд манипуляций, и у вас есть клетки нужного вам типа. Из них можно сделать, например, кожу для пострадавшего от ожогов, сетчатку глаза и даже трехмерный орган взамен переставшего функционировать. И все это без подбора совместимого донора и подавления иммунитета. Недавно стартовало первое клиническое испытание метода. Во-вторых, это удобный инструмент для подробного исследования патогенеза генетических заболеваний. Можно взять у больного немного клеток кожи, превратить их в iPS, и дальше получить сколько угодно каких угодно клеток для исследования процессов, связанных с болезнью в разных тканях.
iPS-клетки и технически проще получить, чем настоящие эмбриональные стволовые клетки, и этические комитеты против их использования не возражают. Но их все еще не слишком просто выращивать. Они часто начинают спонтанно дифференцироваться, чтобы избежать этого, в среду для культивирования нужно добавлять специальные компоненты, они стоят дорого. Поэтому открытие группой Надя нового типа клеток – F-клеток кажется очень перспективным. Эти клетки более стабильны, их проще выращивать и можно размножать до больших количеств. При этом, хотя они и не обладают некоторыми свойствами iPS, они могут дифференцироваться во все типы клеток.
До сих пор интерес ученых фокусировался, в основном, на конечной стадии превращения клеток в iPS и на том, как сделать это превращение более эффективным. Группа Надя же занялась планомерным изучением промежуточных стадий, переключением генов в ходе перепрограммирования, регуляцией перепрограммирования. В результате они составили общедоступную базу данных, из которой любой ученый сможет узнать, что происходит на интересном ему этапе, не задействован ли изучаемый им ген или белок в поддержании плюрипотентности и как получить клетки нужного им типа. Существование такой базы данных должно существенно ускорить переход открытий из фундаментальной науки в прикладную.
В ходе исследования также была также описана роль регуляторных РНК в процессе клеточного перепрограммирования и показано, что регуляция активности регуляторных РНК происходит в том числе эпигенетически, аналогично регуляции активности кодирующих белок генов.
Исследования затронули все возможные уровни событий в живой природе: белковый, генетический, эпигенетический и регуляторные РНК.
