Мышей с признаками серповидноклеточной анемии у человека успешно лечили в процессе, который начинается с прямого перепрограммирования их собственных клеток в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам, без использования яиц. Это первое доказательство принципа терапевтического применения у мышей непосредственно перепрограммированных «индуцированных плюрипотентных стволовых» (IPS) клеток, которые недавно были получены как у мышей, так и у людей.
Исследование, опубликованное 6 декабря в Science Express онлайн, было проведено в лаборатории члена Уайтхеда Рудольфа Яениша. Клетки IPS были получены с использованием модификаций подхода, первоначально открытого в 2006 году лабораторией Шинья Яманака в Университете Киото.
Ученые изучали терапевтическое применение клеток IPS на мышиной модели серповидноклеточной анемии, разработанной лабораторией Тима Таунса из Университета Алабамы в Бирмингеме. Серповидно-клеточная анемия – это заболевание костного мозга, вызванное дефектом одного гена. Модель мыши была разработана для включения соответствующих человеческих генов, участвующих в производстве крови, включая дефектную версию этого гена.
«Чтобы создать клетки IPS, ученые начали с клеток кожи больных мышей», – объясняет ведущий автор Джейкоб Ханна, научный сотрудник лаборатории Jaenisch. Эти клетки были модифицированы стандартным лабораторным методом с использованием ретровирусов, адаптированных для вставки генов в ДНК клетки. Вставленные гены были Oct4, Sox2, Lif4 и c-Myc, которые, как известно, действуют вместе как главные регуляторы, чтобы поддерживать клетки в состоянии, подобном эмбриональным стволовым клеткам. Клетки IPS были отобраны на основе их морфологии, а затем проверены на экспрессию генных маркеров, специфичных для эмбриональных стволовых клеток. Чтобы уменьшить или исключить возможный рак у обработанных мышей, ген c-Myc был удален с помощью генетических манипуляций из клеток IPS.
Затем исследователи следовали хорошо зарекомендовавшему себя протоколу дифференциации эмбриональных стволовых клеток в предшественников взрослых стволовых клеток костного мозга, которые можно трансплантировать мышам для образования нормальных клеток крови. Ученые создали такие клетки-предшественники из клеток IPS, заменили дефектный ген продуцирования крови в клетках-предшественниках нормальным геном и ввели полученные клетки обратно больным мышам.
Кровь обработанных мышей тестировалась стандартными анализами, используемыми для пациентов-людей. Анализы показали, что болезнь вылечили, а показатели функции крови и почек аналогичны таковым у нормальных мышей.
«Это демонстрирует, что IPS-клетки обладают таким же терапевтическим потенциалом, что и эмбриональные стволовые клетки, без этических и практических проблем, возникающих при создании эмбриональных стволовых клеток», – говорит Яениш.
Хотя клетки IPS открывают огромные перспективы для регенеративной медицины, ученые предупреждают, что перед рассмотрением медицинских приложений необходимо преодолеть серьезные проблемы. Первый из них – найти лучшую систему доставки, поскольку ретровирусы вносят другие изменения в геном, которые слишком случайны, чтобы их можно было выпустить у людей. «Нам нужна система доставки, которая не интегрируется в геном», – говорит Ханна. «Ретровирусы могут нарушать гены, которые не должны нарушаться, или активировать гены, которые не должны быть активированы.”
Потенциальные альтернативы включают другие формы вирусов, синтезированные версии белков, созданные четырьмя главными генами-регуляторами, которые модифицированы для проникновения в ядро клетки, и небольшие молекулы, говорит Ханна.
Несмотря на быстрый прогресс, достигнутый с клетками IPS, Яениш подчеркивает, что эта область очень молода и что критически важно продолжать полноценные исследования эмбриональных стволовых клеток. «Мы бы ничего не узнали о клетках IPS, если бы не работали с эмбриональными стволовыми клетками», – говорит Яениш. «В обозримом будущем сохранится потребность в эмбриональных стволовых клетках в качестве важнейшего инструмента оценки для измерения терапевтического потенциала клеток IPS.”
Источник: Институт биомедицинских исследований Уайтхеда