Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

Ученые разработали новый метод получения стволовых клеток


Аденовирусы — возбудители многих болезней, в том числе и СПИДа, могут оказаться серьезными помощниками в изучении стволовых клеток. Фото с сайта www.mapposity.com
Аденовирусы — возбудители банального ОРЗ — могут оказаться серьезными помощниками в изучении стволовых клеток. Модель с сайта www.mapposity.com

Американские ученые разработали новый метод получения стволовых клеток, который предполагает преобразование соматической клетки в стволовую с помощью аденовирусов. Специально подготовленные аденовирусы привносят в соматическую клетку необходимый набор эмбриональных генов, которые и запускают процесс омоложения клетки. В отличие от прежних, новая технология не изменяет геном исходной клетки и не вызывает появления опухолей.

В области исследования стволовых клеток серьезные усилия ученых направлены на поиск действенных технологий перепрограммирования соматических клеток в плюрипотентные, то есть способные к различной специализации. В течение последних двух-трех лет были определены гены, которые работают в стволовых клетках и определяют экспрессию генома на самых ранних стадиях развития эмбриона. Это гены транскрипционных факторов Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc и Nanog и некоторые другие. Если ввести их в соматическую клетку, например в фибробласт, то клетка перерождается и приобретает свойства плюрипотентности. Каким образом можно доставить эти гены в клетку, и не просто доставить, а еще и заставить их там работать?

Сейчас эксплуатируется вирусная и липосомная передача генов. Липосомы с заключенными внутри генами «плюрипотентности» внедряются в клетку, но эффективность встраивания и активации трансгенного материала чрезвычайно низка. Более эффективно использование вирусного носителя или вирусного вектора (см. схему).

Схема доставки генов в клетку методом вирусного вектора. Рис. с сайта moikompas.ru
Схема доставки генов в клетку методом вирусного вектора (см. пояснения в тексте). Рис. с сайта moikompas.ru

Обезвреженные РНК-вирусы (ретровирусы), содержащие требуемые гены вместе с генами ревертазы и некоторыми другими (на схеме — 1), направляются к клетке. После того как клетка с помощью рецепторов опознает вирусную оболочку (2), вирус внедряет в клетку РНК (3). В клетке РНК с помощью ревертазы (обратной транскриптазы) переписывается в ДНК (4) и проникает в ядро соматической клетки (5). Там синтезированная чужеродная ДНК, несущая нужные гены и некоторые вирусные гены, встраивается в ДНК самой клетки (6). После чего всё идет своим чередом: клетка при делении синтезирует копии обновленного генома, синтезирует мРНК (7), необходимые терапевтические белки (8), ради которых и была затеяна эта сложная процедура. РНК вируса одеваются вирусной оболочкой и выходят из клетки, заражая новые поколения клеток (10).

Если встраивание чужеродной ДНК произошло в безопасном месте, то соматическая клетка «молодеет», перерождается в стволовую, или, точнее, происходит процесс индукции плюрипотентных клеток. Однако зачастую гены внесенных транскрипционных факторов встраиваются неудачно, и тогда соматическая клетка превращается в опухолевую. Кроме того, эта технология в принципе подходит только для активно делящихся клеток. Для внедрения генного материала в неделящуюся клетку применяют аденовирусный вектор.

Аденовирусный вектор — это вирион с двухцепочечной ДНК, хорошо знакомый нам по назойливым простудным заболеваниям. Аденовирусы не способны встраиваться в геном клетки-хозяина, поэтому экспрессия внедренных генов только временная. Последнее свойство со всей очевидностью ограничивает использование аденовирусных векторов для терапевтических целей, так как достигается только временный лечебный эффект, но для ограниченного во времени процесса преобразования соматической клетки в стволовую этот метод подходит как нельзя лучше. Здесь важно только запустить процесс индукции.

Несмотря на известную теоретическую допустимость данной технологии, ее практическое осуществление документировано только сейчас. Эту технологию отработала группа специалистов из нескольких медицинских исследовательских центров штата Массачусетс (США) под руководством Конрада Хохедлингера (Konrad Hochedlinger) из Гарвардского института стволовых клеток. Попытки были предприняты и раньше, но они не увенчались успехом. Неудача объяснялась, по-видимому, быстрым растворением аденовирусов в соматических клетках.

На этот раз исследователи применили новую методику, разработанную группой в последнее время. В ней используется линия мышей с геном Oct4, транскрипция которого активируется антибиотиком доксициклином. Поэтому в первой серии экспериментов ученые ставили опыты с клетками именно этой линии мышей. В качестве «подопытных» соматических клеток были выбраны мышиные эмбриональные клетки печени, фибробласты и взрослые гепатоциты; клетки обрабатывались доксициклином параллельно с вирусным заражением. В результате начиналась экспрессия гена Oct4, которая запускала целый каскад реакций. Опыт продолжался около месяца. За это время все типы клеток показали способность к перепрограммированию, дав по нескольку колоний индуцированных плюрипотентных клеток. В этих колониях синтезировались свои собственные, уже не вирусные эмбриональные гены.

Экспрессия собственных (эндогенных) эмбриональных генов в колониях полученных в результате опыта индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток эмбриональной печени (FL), фибробластов (TTF), взрослых гепатоцитов (HEP). Для сравнения показан уровень экспрессии этих генов в эмбриональных стволовых клетках (ES). Как мы видим, уровень экспрессии этих транскрипционных факторов во всех случая примерно одинаковый. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Экспрессия собственных (эндогенных) эмбриональных генов в колониях полученных в результате опыта индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток эмбриональной печени (FL), фибробластов (TTF), взрослых гепатоцитов (HEP). Для сравнения показан уровень экспрессии этих генов в эмбриональных стволовых клетках (ES). Как мы видим, уровень экспрессии этих транскрипционных факторов во всех случая примерно одинаковый. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Важно было показать, что аденовирусное перерождение клеток возможно и в линиях нормальных мышей, без доксициклин-зависимого аллеля Oct4. Такой эксперимент был поставлен на клетках взрослых гепатоцитов. Эти клетки больше других подвержены заражению аденовирусом. Через месяц инкубации были выделены колонии клеток, в которых нормально работали требуемые эмбриональные гены. Превращение взрослых гепатоцитов в стволовые клетки происходило за счет деметилирования необходимых эмбриональных генов. У зрелых соматических клеток эмбриональные гены, напротив, гиперметилированы и поэтому не работают.

Ученые отмечают очень низкую эффективность аденовирусного перепрограммирования клеток: при ретровирусном переносе 0,01–0,1%, а при аденовирусном — 0,0001–0,001%. Зато у этого метода есть несколько важнейших преимуществ. Первое из них — ни в одном случае не появилось опухолевых образований, а при ретровирусном переносе клетки очень часто порождают опухоли. Второе — геном получившейся плюрипотентной клетки не имеет вирусных вставок и потому идентичен геному эмбриональной клетки; это делает возможным полное сравнение работы обоих геномов. Оба преимущества предполагают широкие возможности для будущих терапевтических разработок. Поэтому в последних строках своего сообщения авторы выразили надежду, что данная работа продолжится, но с использованием человеческих соматических клеток.

Источник: Matthias Stadtfeld, Masaki Nagaya, Jochen Utikal, Gordon Weir, Konrad Hochedlinger. Induced Pluripotent Stem Cells Generated Without Viral Integration // Science. V. 322. P. 945–949 (7 November 2008). DOI: 10.1126/science.1162494.

См. также:
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — очень полезный популярный обзор по теме (с картинками).

Елена Наймарк


Комментарии (16)



Последние новости: ГенетикаМедицинаЕлена Наймарк

05.12
Хищные бактерии помогают иммунной системе справиться с инфекцией
01.12
Иммунный статус макак зависит от социального
24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
23.11
Численность и генетическое разнообразие китовых акул измерили по пробам воды
16.11
За «боязнь» щекотки у крыс отвечает соматосенсорная кора
14.11
Ген, работающий в мышцах и костях, у обезьян стал регулировать развитие мозга
10.11
Нейропротез вернул парализованным макакам-резусам способность ходить
09.11
Разнообразие пищевого поведения у нематоды Caenorhabditis elegans поддерживается балансирующим отбором
08.11
Многие беспозвоночные, подобно млекопитающим, вынашивают и выкармливают свое потомство
03.11
Змеи потеряли ноги из-за выключения гена Sonic hedgehog

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия