Исследования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem cells – iPSC), получаемых из зрелых высоко дифференцированных клеток организма, привлекают все большее внимание научного сообщества. Применение iPSC в регенеративной медицине пока еще невозможно из-за высокого риска возникновения злокачественных опухолей, но потенциально они имеют перспективы широкого применения как в медицине, так и для разработки новых лекарственных средств. Исследования по iPSC отмечены Нобелевской премией 2012 года.
Механизмы перепрограммирования зрелых клеток в iPSC пока изучены недостаточно. Методы перепрограммирования еще мало эффективны. Исследования, опубликованные в конце 2012 года, позволили существенно продвинуться в понимании тонких механизмов формирования iPSC. Две исследовательские группы провели детальное изучение динамики экспрессии генов на различных стадиях превращения фибробластов мыши в iPSC с помощью анализа белков – количественного анализа пептидов, продуктов расщепления белков трипсином (Hansson et al.), и набора транскрибирующихся РНК (Polo et al.). В обеих работах были получены принципиально сходные результаты. Удалось идентифицировать маркеры, отличающие способные к перепрограммированию клетки в общей популяции. В частности, в процессе перепрограммирования заметно усиливается экспрессия четырех транскрипционных «факторов Яманаки» (Oct-4, c-Myc, Kfl4, Sox2), что абсолютно необходимо для формирования iPSC. На ранних стадиях подавляются гены, контролирующие межклеточные контакты, адгезию клеток, маркеры дифференцированных клеток. Происходят также модификации хроматина. На поздних стадиях постепенно активируются гены, кодирующие маркеры стволовых плюропотентых клеток. Наблюдается метилирование ДНК, закрепляющее произошедшие изменения экспрессии, «стволовое» состояние клеток. И на ранних, и на поздних стадиях активируется синтез микроРНК, сопровождающийся подавлением соответствующих генов. Всего идентифицировано 9 наборов генов, которые активируются или подавляются на разных стадиях перепрограммирования.
В общем же генетические и эпигенетические процессы, наблюдающиеся при перепрограммировании дифференцированных клеток в iPSC, представляют собой две четко регулируемые и скоординированные волны экспрессии генов. Драйверами первой волны являются c-Myc и Kfl4, драйверами второй волны - Oct-4, Sox2 и Kfl4. Если гены первой волны включаются, а драйверы второй волны не активируются, перепрограммирование блокируется.
Полученные результаты послужат основанием для дальнейших исследований механизмов перепрограммирования, для совершенствования методов получения iPSC, получения iPSC, пригодных для медицинского применения.
Источник: MOLBIOL.RU
