Совершенствуя фабрику нейронов: получен новый модулятор идентичности стволовых клеток

13 ноября 2017
Прим. Лахта Клиники:
Стволовые клетки (недифференцированные, зародышевые, неспециализированные, незрелые) – особый тип клеток, обладающих плюрипотентностью, т.е. способностью развиваться практически в любую ткань. Стволовые клетки обнаруживаются в плаценте и пуповине, крови, костном мозге и многих других тканях; с возрастом их общее присутствие в организме снижается. Открытие, исследование, описание и наименование стволовых клеток принадлежат российскому гистологу А.Максимову (1907).
Датированное 2006 годом открытие, которое упоминается ниже в статье, было совершено японскими учеными и заключалось в получении способа восстанавливать плюрипотентность клеток, уже дифференцировавшихся в тот или иной тип; такие клетки с «обнуленной» тканевой идентичностью получили название «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки».
Clusters of Excellence («Ячейки совершенства») – государственная инициатива по объединению научно-исследовательского потенциала нескольких элитных университетов Германии.
С момента их открытия в 2006 году, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки стали настоящим проблеском надежды в лечении многих заболеваний. Однако дальнейшие исследования сложнейших закономерностей дифференциации плюрипотентных стволовых клеток столкнулись с непредвиденными трудностями. Группа ученых из Кельнской гистологической секции Clusters of Excellence нашла эффективный способ выращивания нейронов из плюрипотентных клеток. Отчет о результатах исследования опубликован в журнале «Nature Communications».
Будучи зародышевым источником развития многоклеточных организмов, плюрипотентные стволовые клетки могут трансформироваться в любые клеточные типы. В выращиваемой in vitro культуре стволовые клетки способны реплицироваться неопределенно долго и, таким образом, являются практически бессмертными. Золотым стандартом плюрипотентности считаются эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Однако соматические клетки, взятые, скажем, из кожи, могут быть перепрограммированы для получения т.н. индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с характеристиками, аналогичными свойствам ЭСК. Поэтому использование плюрипотентных стволовых клеток является революционной перспективой в развитии регенеративной медицины – как потенциальный источник здоровых дифференцированных клеток, включая нейроны. Более того, эти клетки представляют собой бесценный ресурс для исследований процессов развития человека, а также этиопатогенеза таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера, Гентингтона или Паркинсона.
Существующие протоколы искусственной дифференциации плюрипотентных стволовых клеток в нейронную ткань, как правило, требуют значительных затрат и позволяют выращивать лишь миксты, состоящие из различных нервных клеток и клеток других типов. «Демонтировав» один-единственный ген, руководимая Дэвидом Вилчезом группа сумела вырастить нейроны со стопроцентной эффективностью: «Выключение одного протеина генно-инженерным методом CRISP (от англ. «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами». – прим. Лахта Клиники) привело к спонтанному началу дифференциации стволовых клеток в нейроны! Это прямой и значительно более быстрый способ стимуляции нейрогенеза». В естественных условиях данный фактор, именуемый CSDE1, предотвращает дифференциацию и удерживает клетки в плюрипотентном состоянии. Согласно авторам исследования, «это может оказаться очень мощным механизмом получения однородной нейронной ткани и способствует более полному пониманию природы нейродегенеративных заболеваний».
Хиун Джу Ли, ведущий автор публикации, в первую очередь воодушевлена теми быстрыми изменениями, которым посвящена ее статья: «Мы могли наблюдать динамику и действительно видели ее – дифференциация на самом деле происходит быстро. Мы дважды перепроверяли многочисленные клеточные линии донорских стволовых клеток в сравнении с индуцированными плюрипотентными стволовыми линиями, получив идентичные результаты». Объектом сравнительного анализа были человеческие эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и стволовые клетки мышей.
Применение нового подхода значительно упрощает культивирование нейронов из образцов, взятых от различных пациентов, а также способствует исследованиям некоторых заболеваний или клиническим испытаниям соответствующих препаратов. Опубликованные результаты являются очередным шагом к внедрению в клиническую практику, замечает Дэвид Вилчез, однако предстоит пройти еще долгий путь: «Новые нейроны в чашке Петри могут быть важны для исследований паркинсонизма, болезни Альцгеймера или хореи Гентингтона, но мы по-прежнему находимся на начальной стадии этого впечатляющего исследования».
Работа явилась результатом сотрудничества Clusters of Excellence / CECAD, Кельнского центра молекулярной медицины и Клинического университета Кельна.
По материалам сайта Science Daily