Содержание 3 страница

Устойчивость к онкогенезу у ИПСК Голого землекопа[править | править код]

У голых землекопов уровень заболеваемости раком крайне низок по сравнению с другими млекопитающими. Обнаружено, что у ИПСК этого животного ослаблена способность к образованию тератом при трансплантации, что может быть связано^[169]:

· с видоспецифической активацией супрессора опухоли ARF (англ. alternative reading frame), который является продуктом альтернативной рамки считывания гена CDKN2A (другой продукт этого гена — маркер старения белок p16), а также

· с мутацией, приводящей к разрушению онкогена ERAS, являющегося аналогом Ras и отвечающего за онкогенность ЭСК.^[170]

Более того, удалось найти сигнальный путь ASIS (англ. ARF suppression-induced senescence), с помощью которого вероятно удастся защитить ИПСК от возникновения из них опухолей.^[169]

Эффективность перепрограммирования в ИПСК[править | править код]

До настоящего времени недостаточно понятно, почему эффективность перепрограммирования с помощью факторов транскрипции значительно ниже, чем при пересадке ядра в ооцит. Показано, что большинство фибробластов кожи взрослого человека начинают процесс перепрограммирования сразу после обработки трансгенами Яманаки (Oct4, Sox2, Klf4, и c-Myc). Тем не менее, только небольшая часть (~ 1 %) из этих «новоиспеченных» ИПСК образуют впоследствии колонии ИПСК^[171]. Причиной, понижающего эффективность перепрограммирования, возврата большинства клеток к состоянию дифференцировки может быть:

· недостаточная деятельность активируемой цитидиндезаминазы (AID) из-за чего клетки не могут стабилизироваться и долго поддерживать состояние плюрипотенции^[172].

· недостаточная активность гена SMC1 кодирующего один из белков когезина (необходимого для образования внутрихромосомной петли сближающей промоутер гена с последующим энхансером, что необходимо для активации эндогенных генов плюрипотентности), делает невозможным достижение плюрипотентности^[173]

· важную роль на поздних этапах перепрограммирования играют и ферментативные модификации гистонов. Показано, что необходимым условием эффективного перепрограммирования является подавление переносчика гистонов CAF-1^[174] и белкового комплекса ремоделирования нуклеосом и деацетилирования (nucleosome remodeling and deacetylation — NuRD^[en]. Избыточная экспрессия субъединицы NuRD, называемой Mbd3^[en], ингибирует индукцию ИПСК. Причиной этого является деацетилирование комплексом NuRD лизина 27 в молекуле гистона Н3К27ac, что позволяет Поликомб Репрессорному комплексу 2 (PRC2) осуществить триметилирование лизина 27 в гистоне H3, приводящее, в конечном счете, к ингибированию ряда генов-маркеров плюрипотентности^[175] , в том числе генов Oct4 и Nanog. Ингибирование Mbd3, с другой стороны, повышает эффективность перепрограммирования и способствует образованию плюрипотентных стволовых клеток, которые способны генерировать жизнеспособных химерных мышей, даже в случае отсутствия с-Мус или Sox2^[176]. Очевидно, Mbd3/NuRD исполняет роль эпигенетического регулятора, который ограничивает экспрессию ключевых генов плюрипотентности. Поэтому подавление Mbd3/NuRD (например, с помощью бутирата, вальпроевой кислоты, субероиланилидгидроксамовой кислоты или трихостатина А) может стать мощным средством для повышения эффективности и точности перепрограммирования. Действительно, подавив Mbd3 удалось впервые осуществить детерминированное и синхронизированное перепрограммирование клеток кожи мыши и человека в ИПСК в течение всего семи дней и с невиданной ранее эффективностью — около 100 %^[177]

Найден фактор BRD3 (bromodomain-containing protein 3), который опознаёт «коды» ацетилированных гистонов в хромосоме, а также активирует большой набор митотических генов, повышая таким образом митотическую активность клетки. Этот фактор позволил более чем в 20 раз повысить эффективность выхода ИПСК, сократить длительность перепрограммирования до нескольких дней и повысить качество перепрограммирования^[178]. Как отмечено выше повысить эффективность репрограммирования позволяет также замена с-Мус на H1foo^[113]. В случае когда требуется репрограммировать клетки пожилых пациентов повысить эффективность позволяет ингибирование H3K79 гистон метилтрансферазы называемой DOT1L (Disruptor of telomeric silencing 1-like)^[179]

Элитные клетки[править | править код]

В первичных после биопсии культурах клеток при перепрограммировании лишь очень немногие клетки способны превратиться в ИПСК, и тех из них, которые такой способностью обладают, называют «элитными» клетками. Ученые нашли способ получения таких элитных клеток из соматических с помощью фактора C/EBPα (CCAAT/enhancer binding protein-α). В первичной культуре мышиных В-клеток непродолжительная экспрессия C/EBPα с последующим перепрограммированием факторами Яманаки позволила добиться 100-кратного увеличения эффективности перепрограммирования в плюрипотентные клетки, причём с участием 95 % клеточной популяции^[180]^[181]. Такие искусственно созданные элитные клетки очень похожи на белые кровяные прогениторные клетки-предшественники костного мозга, известные как миелобласты.

Дифференцировка ИПСК в зрелые клетки в условиях in vivo[править | править код]

В тератоме[править | править код]

Тот факт, что ИПСК человека способны к образованию тератом не только в теле человека, но и в организме некоторых животных, в частности в организме мыши или свиньи, позволил разработать метод дифференцировки ИПСК в условиях in vivo. Для этого ИПСК вводят, вместе с клетками индуцирующими направленную дифференцировку, генмодифицированной свинье или мыши, у которой подавлена активация иммунной системы на клетки человека, а затем, вырезав образовавшуюся тератому, выделяют из неё необходимые дифференцированные клетки человека,^[182] используя моноклональные антитела к тканеспецифичным маркерам на поверхности полученных клеток. Этот метод был успешно использован для получения функциональных мышечных^[183], а также миелоидных, лимфоидных и эритроидных клеток человека пригодных для трансплантации (пока только мышам). Таким образом, доказана возможность производства in vivo из клеток пациента необходимых ему дифференцированных клеток для трансплантации, изготовления антител или скрининга лекарственных средств^[184]^[185]. Используя перевиваемую генмодифицированную тератому с гиперэкспрессией факторов Gfi1b, c-Fos и Gata2 можно неоднократно трансплантировать мышкам тератому и на протяжении длительного времени стабильно получать полностью функциональные мышиные гематопоэтические стволовые клетки^[186]

Используя лектин rBC2LCN избирательно связывающий ИПСК^[187]^[188], или же MitoBloCK-6^[189] и /или PluriSIn #1 можно очистить полученные прогениторные клетки от плюрипотентных клеток образующих тератому. Тот факт, что дифференцировка проходит в условиях тератомы позволяет надеяться, что полученные клетки достаточно устойчивы к стимулам способным запустить их обратный переход к дедифференцированному (плюрипотентному) состоянию, а значит безопасны.^[190] Беспокойство, однако, вызывает тот факт, что «воспитанные» в тератоме у животных человеческие клетки за время своего «воспитания», по всей вероятности, поглощают значительное количество экзосом^[191] произведенных окружающими клетками организма носителя тератомы, а значит, попав в организм человека, могут повести себя неадекватно.

Методика основанная на обнаружении ген-репортер-GFP-положительных клеток в тератоме, полученной из ИПСК, позволит идентифицировать и вырастить культуры ткани, используя индуцированные взрослые стволовые клетки различных типов, выделение которых ранее было затруднительно^[192].

В организме животных-биоинкубаторов[править | править код]

Весьма перспективной средой для первоначальной дифференцировки ИПСК in vivo могут оказаться куриные эмбрионы^[193]. Есть доказательства того, что микросреда этих эмбрионов оказывает анти-онкогенное действие на человеческие клетки и намного лучше чем условия in vitro^[194]

Разработана технология «дозревания», полученных из ИПСК в условиях in vitro человеческих прогениторных клеток кардиомиоцитов, путем ксенотрансплантации их в организм новорожденных крыс, используемых в качестве in vivo биоинкубатора. Такое «дозревание» занимает ~6 недель^[195]

См. также: Robert Lanza, Michael West (2013) Method for facilitating the production of differentiated cell types and tissues from embryonic and adult pluripotent and multipotent cells. Patent US 20130058900 A1

Получение клеток хрусталика и сетчатки глаза из ИПСК[править | править код]

В ближайшее время предполагается приступить к клиническим испытаниям, призванным продемонстрировать безопасность использования ИПСК для клеточной терапии людей с катарактой а также с возрастной дегенерацией жёлтого пятна — заболевания, которое повреждая сетчатку, может привести к слепоте^[196]. Описаны методы получения из ИПСК клеток хрусталика^[197] и сетчатки^[198]^[199]^[200]^[201] и способы их использования для клеточной терапии^[202]^[203]^[204], которая по крайней мере на 6 недель улучшала зрение у подопытных животных^[205].

Получение из ИПСК легочных эпителиальных клеток[править | править код]

Хронические заболевания легких, такие как идиопатический фиброзирующий альвеолит, Силикоз, хроническая обструктивная болезнь легких и бронхиальная астма входят в число основных причин инвалидности и смертности. Поэтому исследователи ищут пути эффективной клеточной терапии и тканевой инженерии легких, которые бы позволили бороться с этими заболеваниями^[206]. Были разработаны способы получения различных типов легочных клеток из ИПСК, которые могут быть взяты за основу для получения терапевтических клеток из материала, полученного от пациента.^[207]^[208]^[209]^[210]^[211]^[212]

Получение нервных стволовых клеток человека из ИПСК[править | править код]

Юань и коллеги сообщили, что нервные стволовые клетки человека, индуцированные из ИПСК с помощью ретиноевой кислоты в бессывороточной среде имеют стабильный нейронный фенотип. После трансплантации крысам со смоделированным ишемическим инсультом, эти клетки не только выжили, но и мигрировали в зону ишемии мозга, где дифференцировались в зрелые нервные клетки, что оказало благотворное влияние на функциональное восстановление утраченных от повреждения в результате инсульта неврологических функций^[213].

Получение стволовых клеток почки из ИПСК[править | править код]

Разработана система для быстрого (за 3 дня) и эффективного (70 %-80 % популяции) превращения ИПСК в клоны характерные для клеток почки с помощью ингибитора CHIR99021 и некоторых ростовых факторов^[214]. Более того, удалось излечивать в опытах на мышах острые поражения почек, используя стволовые клетки почки, полученные из ИПСК^[215].

Получение остеобластов из ИПСК[править | править код]

Известно что аденозин и его рецепторы, в частности A2bR играют важную роль в регенерации костных переломов^[216]^[217]. Простое добавление в культуральную среду аденозина позволило превратить человеческие ИПСК в остеобласты. При трансплантации этих остеобластов мышке, с использованием макропористой синтетической матрицы, остеобласты полученные из ИПСК, участвовали в регенерации повреждений кости образуя новые ткани и стимулируя кальцификацию. При этом не наблюдалось образования тератом, что очевидно свидетельствует о 100 % дифференцировке клеток ИПСК в остеобласты^[218].

Наивные плюрипотентные стволовые клетки (нПСК)[править | править код]

Человеческие плюрипотентные стволовые клетки, независимо от того, получены ли они из бластоцисты или являются результатом перепрограммирования соматических клеток, существенно отличаются от классических мышиных эмбриональных стволовых клеток и по мнению ряда исследователей представляют более позднюю стадию развития эпибласта^[219]^[220]. Удалось получить нПСК у которых утеряна эпигенетическая «память» метилирования ДНК как гаметы (ооцита), так и человеческой бластоцисты. Такие клетки в отличие от ИПСК не имеют антиген SSEA4 (Stage Specific Embryonic Antigen 4)^[221]. Перевести ЭСК и ИПСК человека в наивное состояние позволяет гиперэкспрессия фактора YAP (Yes-associated protein). Гиперэкспрессию YAP с получением наивного состояния можно также имитировать путём добавления к культуральной среде (лизофосфатидной кислоты^[en] (LPA), являющейся активатором YAP^[222].

Репрограммирование человеческих ЭСК и ИПСК с помощью рекомбинантного, усеченного человеческого NME7 (найденного в семенниках фактора, содержащего два домена нуклеозид дифосфат киназы (NDPK^[en]) и способного связываться с расщепленной формой трансмембранного рецептора MUC1, называемой MUC1*^[223]) позволило получить стабильно наивные клетки, которые более пригодны для широкомасштабного клонирования и имеют расширенный потенциал дифференциации^[224]. На основе таких клеток можно создать «фабрики клеток» для промышленного производства продукции необходимой для нужд клеточной терапии.

Перевести ИПСК в стабильно наивное состояние, подобное внутренней клеточной массе (ВКМ) человека перед имплантацией, позволяет инкубация в буфере LIF-3i состоящем из коктейля трех малых молекул: XAV939 подавляющей cигнальный путь Wnt путем ингибирования танкиразы/PARP (поли(АДФ-рибоза)-полимеразы), CHIR99021 ингибирующей GSK3β и PD0325901 ингибирующей сигнальные пути MAPK/ERK^[225]^[226]

Регион-селективные плюрипотентные стволовые клетки (рсПСК)[править | править код]

Ву и его коллеги обнаружили, что комбинация свободной от сыворотки среды, фактора роста фибробластов 2 (FGF2) и ингибитора сигнальных путей Wnt позволяет получить в результате устойчивую линию рсПСК (регион-селективных плюрипотентных стволовых клеток, по англ rsPSCs) клеток человека. По транскриптому эти клетки напоминали таковые из задних клеток раннего эмбриона мыши. Трансплантация этих клеток в 7,5-дневные эмбрионы мыши привела к их эффективному включению в задний, но не в другие части эмбриона. После 36 часов культивирования этих химерных эмбрионов, клетки рсПСК проявили способность к пролиферации и способность к дифференцировке в ткани трёх зародышевых листков. Хотя исследователи остановили дальнейшую дифференцировку этих клеток, предполагается, что каждый из образованных этими клетками зародышевых листков способен дать начало определённым тканям и органам^[227]^[228]. Важно отметить, что в отличие от других человеческих стволовых клеток, которые, как правило, не удается интегрировать в эмбрион мыши, человеческие rsPSCs способны к такой интеграции и к развитию в ранние стадии тканей человека^[229].

Клетки F класса[править | править код]

Клетки F класса в отличие от ИПСК не способны включаться в ткани организма и участвовать в построении химерного организма. Тем не менее они удовлетворяют другому тесту на плюрипотентность — способны образовывать тератомы. По сравнению с обычными стволовыми клетками подобными эмбриональным и ИПСК,клетки F-типа растут в лаборатории быстрее и их выращивать проще и дешевле — их можно просто поместить в большой сосуд с питательной средой и вырастить за несколько дней или часов, а не за несколько недель как обычные ИПСК^[230]^[231].

Индуцированные прогениторные стволовые клетки[править | править код]

Методы прямой трансдифференцировки[править | править код]

В связи с тем, что использование ИПСК для клеточной терапии сопряжено с большим риском опухолей и рака, необходима разработка методов получения более безопасных клеточных линий, пригодных для применения в клинике. Альтернативой методам ИПСК стала техника так называемого «прямого репрограммирования», то есть индуцируемой определёнными факторами прямой трансдифференцировки, без предварительного прохождения клеток через стадии плюрипотентного состояния^[232]^[233]^[234]^[235]^[236]^[237]. Основу для такого подхода заложили исследования Тейлор и Джонса (Taylor and Jones), показавших, что воздействие 5-азацитидина — реактива, вызывающего деметилирование ДНК — на бессмертную линию клеток мышиных эмбриональных фибробластов способно вызвать образование миогенных, хондрогенных и адипогенных клонов^[238] и Вейнтрауба с соавторами, обнаруживших, что для репрограммирования достаточно активации всего одного гена, позднее названного MyoD1^[239]^[240]^[241]. По сравнению с ИПСК, для получения которых требуются не менее двух недель, образование индуцированных прогениторных клеток происходит сравнительно быстро — иногда за несколько дней. Эффективность перепрограммирования также обычно во много раз выше. Для этого перепрограммирования не всегда требуется деление клетки^[242]. Но главное, это то, что получаемые в результате перепрограммирования мультипотентные соматические стволовые клетки более пригодны для клеточной терапии, так как не образуют тератомы^[243]^[244]. См. также обзор^[245]

Трансдифференцировка с помощью 5-азацитидина и тромбоцитарного фактора роста[править | править код]

Разработан метод получения, так называемых, индуцированных мультипотентных стволовых клеток (ИМПСК) путём непродолжительной обработки постнатальных стволовых клеток костного мозга и жировых клеток комбинацией фактора роста (тромбоцитарный фактор роста — АВ (PDGF-AB)) и 5-азацитидина. Авторы этого исследования утверждают, что: «В отличие от первичных мезенхимальных стволовых клеток, которые хотя и используются в клинической практике для содействия восстановлению тканей, но не способны сами включаться в эту ткань, ИМПСК способны к непосредственному участию процессах регенерации тканей и при этом не образуют опухолей», в связи с чем «могут быть использованы для регенерации различных тканей»^[246]^[247]^[248]

Трансдифференцировка зрелых клеток всего одним фактором транскрипции[править | править код]

Особенностью нематоды Caenorhabditis elegans является настолько жёсткая программа развития, что соматическая клетка, находящаяся в определённом участке организма, как правило, имеет одинаковую родословную у всех особей.^[249] При этом зрелые клетки, в отличие от ранних эмбриональных клеток, обычно очень устойчивы к изменению их фенотипа. Тем не менее, обнаружено, что как у интактных личинок, так и у неповреждённых взрослых нематод краткосрочный синтез всего одного фактора транскрипции, а именно фактора ELT-7 GATA^[en]^[250] может превратить фенотип полностью дифференцированной, высокоспециализированной не-энтодермальной клетки фаринкса (глотки) в фенотип полностью дифференцированной энтодермальной клетки кишечника. Это превращение происходит «в одну стадию» — путём прямой трансдифференцировки, без каких-либо промежуточных стадий дедифференцировки^[251]^[252].

Трансдифференцировка с помощью CRISPR-опосредованного активатора[править | править код]

Фенотип клетки можно изменять с помощью редактирования эпигенома (англ.). Например, путём активации определённых эндогенных генов, используя для этого CRISPR — опосредованный активатор. Если соединить домен dCas9 (который изменён таким образом, что он больше не режет ДНК, но все ещё может находить и связываться с конкретными последовательностями ДНК) с активатором транскрипции (таким как p65HSF1^[253]), то можно с большой точностью изменять эндогенную экспрессию конкретных генов. Например, активируя только один эндогенный ген Sox2 или Oct4 удалось получить из фибробластов мыши ИПСК с выходом в 0,1 %^[254]^[255]. Пользуясь подобным методом, Вэй и др. усиливали экспрессию эндогенных генов Cdx2 и Gata6, воздействуя на них с помощью CRISPR-опосредованных активаторов, и таким образом, сумели осуществить прямое репрограммирование мышиных эмбриональных стволовых клеток в две внезародышевые линии, а именно в типичные трофобласты и клетки внеэмбриональной энтодермы^[256]. Аналогичным образом активация эндогенных генов Brn2, Ascl1, и Myt1l позволила преобразовать эмбриональные фибробласты в индуцированные нервные клетки^[257].

Перепрограммирование путём поэтапного моделирования процессов регенерации[править | править код]

Ещё один способ перепрограммирования заключается в поэтапном моделировании на скелетной мышце млекопитающих процессов, которые происходят у амфибий при регенерации конечности. Таким образом, с помощью химических веществ: миосеверина (myoseverin), реверсина (2-(4-морфолиноанилино)-6-циклогексиламинопурина) и некоторых других веществ, в условиях культуры мышечных клеток млекопитающих, которые, как известно, не способны регенерировать конечности, удалось индуцировать процессы аналогичные тем которые протекают при регенерации конечностей у амфибий и получить предшественники мышечных, костных, жировых и нервных клеток^[258]^[259]^[260].

Получение ИПСК и трансдифференцировка с помощью антител[править | править код]

Обнаружены моноклональные антитела, способные преобразовывать стволовые клетки костного мозга непосредственно в прогениторные клетки нейронов головного мозга^[261]^[262].

Для этой трансдифференцировки как оказалось достаточно всего одного белка — антитела имитирующего фактор GCSF^[en]. Для поиска подобных антител используется специальный метод селекции антител^[263].

Идентифицированы антитела, которые могут во время перепрограммирования эмбриональных фибробластов мыши в ИПСК соответственно заменить три из четырёх факторов перепрограммирования Sox2, c-Myc или Oct4. Найти замену четвёртому фактору Klf4 пока не удалось. Более того Sox2-замещающее антитело действуя как антагонист к связанному с мембраной белку Basp1, тем самым активирует подавленные им ядерные факторы WT1, Esrrb и Lin28a (Lin28) независимо от Sox2^[264]^[265].

Перепрограммирование бактериями[править | править код]

Желудочно-кишечный тракт человека колонизирован обширным сообществом бактерий симбионтов и комменсалов. Исследователи продемонстрировали феномен перепрограммирования соматических клеток бактериями и выработку мультипотентных клеток из клеток кожи человека, под воздействием молочнокислых бактерий^[266]. Выяснилось, что подобная клеточная трансдифференцировка вызвана рибосомами и «может произойти под воздействием бактерий, которые проглатываются и перевариваются клетками-хозяевами, что приводит к стрессу от попадания чужеродных рибосом и стимулирует клеточную пластичность».^[267]

Условно перепрограммированные клетки (УПК)[править | править код]

Ричард Шлегель и его исследовательская группа разработали метод^[268]^[269], который позволяет размножать in vitro культуру клеток похожих на взрослые стволовые клетки, без каких-либо генетических манипуляций. Они показали, что под воздействием облученных фибробластов (см. обзоры^[270] и^[271]) и ингибитора Rho киназы — Y-27632^[272]^[273], первичные эпителиальные клетки млекопитающих переходят к состоянию неограниченной пролиферации^[274] (что, по мнению авторов, связано с ростом концентрации β-катенина в ядре и снижением Notch сигнализации). Индукция УПК происходит довольно быстро (в течение 2 дней) и является результатом «перепрограммирования» всей клеточной популяции, а не одной из её субпопуляций. При этом в УПК не наблюдалась характерная для ИПСК или эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) активация синтеза Sox2, Oct4, Nanog, и Klf4. Эта индукция УПК обратима — достаточно удалить Y-27632 и облученные фибробласты, чтобы клетки перешли к обычной дифференцировке^[275]^[276]^[277]. Обнаружено, что факторы, вызывающие индукцию условно перепрограммированных клеток, переходят из «питающих» клеток подложки в культуральную среду в результате обусловленного радиацией апоптоза этих клеток.^[278] Этот метод может иметь большое будущее в регенеративной медицине, так как эти клетки в отличие от ИПСК не образуют опухоли^[279]^[280]. Так, например, используя технологию условно-перепрограммированных клеток, исследователи смогли найти эффективную терапию для пациента с редким типом опухоли легких^[281].

Иной подход к получению условно перепрограммированных клеток заключается в ингибировании мембранного белка CD47, являющегося рецептором тромбоспондина-1. Показано, что потеря CD47 снимает запрет на устойчивую пролиферацию первичных мышиных эндотелиальных клеток, повышая частоту их асимметричного деления, а также позволяет этим клеткам спонтанно перепрограммироваться в мультипотентные клетки формирующие эмбриональные тела^[en]. Нокдаун гена CD47 резко увеличивает в клетках уровни мРНК с-Мус и других факторов перепрограммирования Яманаки как in vitro, так и in vivo. Очевидно, тромбоспондин-1 является ключевым сигналом нишы, который подавляет способность стволовых клеток к самообновлению влияя на них через CD47. Поэтому антагонисты CD47 могут активировать самообновление и перепрограммирование клеток выключая механизмы негативной регуляции с-Мус и других факторов транскрипции стволовых клеток^[282] По мнению авторов исследования, образующиеся при этом мультипотентные клетки не образуют тератом.

Интересно отметить, что in vivo блокада CD47 с помощью антисмыслового морфолино повышает выживаемость мышей, тело которых подверглось воздействию летальной дозы облучения. Эта устойчивость к радиации обусловлена увеличением пролиферативной способности клеток крови, образующихся из костного мозга, и активации защитной аутофагии радиочувствительных желудочно-кишечных тканей.^[283]

Косвенное перепрограммирование клеток (ILC)[править | править код]

Разработан метод при котором соматические клетки переходят в промежуточное пластическое состояние- частично перепрограммированные ИПСК (pre-iPSC), индуцированное кратковременным воздействием перепрограммирующих факторов, а затем дифференцируются с помощью специально разработанной химической среды (искусственной ниши).^[284] Предполагается, что этот новый метод может быть более эффективным и безопасным, так как он, по мнению его авторов, не вызывает опухоли или другие нежелательные генетические изменения, и при этом позволяет получать требуемые клетки быстрее и c гораздо большим выходом по сравнению с другими методами. Тем не менее, безопасность этих клеток все же сомнительна — учитывая то, что преобразование из пре-ИПСК опирается на использование условий перепрограммирования в ИПСК, и нельзя исключить что часть клеток может все же приобрести плюрипотентные свойства(если они не прекратят процесса де-дифференцировки in vitro или в связи с дальнейшей де-дифференцировкой in vivo).

Перепрограммирование воздействием на гликопротеин наружней мембраны[править | править код]

Общей особенностью, взятых из разных источников, плюрипотентных стволовых клеток, отличающей их от большинства (исключение составляют лейкоциты) неплюрипотентных клеток, является особый характер гликозилирования белков их наружней мембраны^[285]. Расположенные на поверхности стволовых клеток гликаны быстро реагируют на изменения в состоянии клетки и поэтому идеально подходят в качестве маркеров для выявления изменений в клеточных популяциях. Многие широко используемые маркеры стволовых клеток^[en] (в том числе SSEA-3^[en], SSEA-4, TRA 1-60, и Тра 1-81.) являются гликанами клеточной поверхности^[286]. Так, например, гликопротеин подокаликсин (podocalyxin) расположен исключительно только на недифференцированных клетках человека (ИПСК и ЭСК), но не на поверхности дифференцированных соматических клеток, что позволяет отделить эти клетки с помощью лектина BC2L-C из Burkholderia cenocepacia (rBC2LCN).^[287] Suila Хели с соавт.^[288] полагают, что у стволовых клеток человека внеклеточные о-GlcNAc и о-LacNAc, выполняют решающую роль в тонкой настройке сигнального пути Notch^[en] — высококонсервативной системы клеточной сигнализации, от которой зависят судьбы стволовых клеток, их дифференцировка, лево- и правосторонняя асимметрия, апоптоз, и пролиферация (см. обзоры:^[289]^[290])

Очевидно, изменения характера гликозилирования белков наружней мембраны являются маркерами состояния клетки каким-то образом связанными с плюрипотенцией и дифференцировкой^[291]. Причем «сдвиг» в характере гликозилирования, по всей видимости, это не просто результат инициализации экспрессии генов, а механизм играющий роль важного регулятора группы генов, вовлеченных в приобретении и поддержании недифференцированного состояния^[292]. Так, показано, что активация гликопротеина ACA^[293], связывающего гликозилфосфатидилинозитол на поверхности прогениторных клеток периферической крови человека, посредством сигнального каскада PI3K/Akt/mTor/PTEN индуцирует повышение экспрессии генов Wnt, Notch1, Bmi-1 и HoxB4, а также способствует образованию и самообновлению популяции гемопоэтических стволовых клеток^[294]. Более того показано, что индуцируемая посредством ACA-зависимого сигнального пути дедифференцировка прогениторных клеток, приводит к образованию ACA-индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, способных дифференцироваться in vitro в клетки всех трёх зародышевых листков.^[295]. Изучение избирательно связывающих гликопротеины лектинов, на предмет их способности поддерживать культуру плюрипотентных стволовых клеток человека, привело к открытию лектина эритрина кристагалли (Erythrina Cristagalli — ЕСА) способного служить в качестве простой и высокоэффективной матрицы для культивации человеческих плюрипотентных стволовых клеток^[296]

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 11 12 131415 16 Следующая ⇒