Любая клетка может стать стволовой

Текст: Надежда Маркина/Infox.ru

Недавно открытые микроРНК сильно влияют на превращение стволовых клеток в тканевые. Самое удивительное следствие открытия в том, что процесс, видимо, можно повернуть вспять -- сделать из тканевой клетки стволовую.

АвторыКеннет Косик (Kenneth S. Kosik), профессор Исследовательского института нейронаук Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (Neuroscience Research Institute The University of California, Santa Barbara), и его коллеги. В команду входил также Джеймс Томсон, профессор университета Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin-Madison), которого называют «отцом стволовых клеток». Томсон был первым, кто изолировал и культивировал эмбриональные стволовые клетки приматов и человека.

Нейрофизиологи из Санта-Барбары открыли механизм, который контролирует сущность эмбриональных стволовых клеток. Их основное свойство в том, что они могут превратиться в клетки любых тканей организма. Контроль над этой способностью, как оказалось, осуществляет маленькая молекула микроРНК.

Гены неограниченных потенций

В стволовых клетках есть три ключевых гена -- OCT 4, SOX 2 и KLF 4, которые отвечают за превращение их в клетки тканей. Производимые генами белки запускают считывание информации с других генов. У стволовой клетки есть возможности развития по разным путям только при достаточно высоком содержании этих веществ. Впрочем, о роли этих генов в стволовых клетках ученые знали. Не понимали только, как именно они работают.

В поисках механизма биологи обратили внимание на недавно открытые вещества – микроРНК. Это короткие одноцепочные молекулы, включающие всего немногим более 20 нуклеотидов. Они не несут информации о синтезе белка, но регулируют активность многих генов. МикроРНК садятся на определенные места матричной РНК (мРНК), нарушая ее работу и, соответственно, синтез какого-то белка.

Маленький регулировщик генной команды

Когда ученые проследили за поведением 466 разных микроРНК в эмбриональных стволовых клетках человека на разных этапах их развития, они выделили одну -- miR-145. Ее содержание менялось в зависимости от стадии жизненного цикла клетки. Сначала ее довольно мало, но когда эмбриональная стволовая клетка начинает перерождаться в тканевую, количество микроРНК № 145 резко возрастает. Поэтому именно ее назначили кандидатом в регулировщики процесса.

Оказалось, что miR-145 влияет на ключевые гены OCT 4, SOX 2 и KLF 4 в стволовых клетках. Точнее она их активность подавляет. Содержание соответствующих белков падает. Клетки теряют неограниченные возможности и начинают превращаться в специализированные клетки тканей.

Подтвердили ученые функцию miR-145, добавив ее к культуре эмбриональных стволовых клеток. В другой серии экспериментов они выяснили, что, если заблокировать miR-145, специфическим ингибитором, дифференцировки не происходит.

Как повернуть развитие вспять

Интересно, что вещества, отвечающие за свойства стволовой клетки, сами себя регулируют по принципу обратной связи. Например, miR-145 подавляет ген OCT4, а тот в свою очередь снижает образование miR-145, действуя на ключевой участок соответствующего гена. Эта петля обратной связи позволяет клетке балансировать между универсальным состоянием и дифференцировкой. В какую сторону пойдет процесс, зависит от внешних условий.

Биологи считают реальным, используя этот механизм регулировки, повернуть процесс вспять и репрограммировать клетку, чтобы она из специализированной вновь стала стволовой. Если овладеть этим процессом, у людей появятся большие возможности в области клеточной терапии.

Собственно, такую попытку уже недавно предприняли японские ученые. Они репрограммировали клетки кожи, добавив к ним недостающие транскрипционные факторы, и вернули им возможности стволовых клеток. Теперь биологи получили возможность использовать микроРНК как еще одно орудие воздействия на клеточный цикл.

Статья опубликована в журнале Cell.