Стволовые клетки можно получить из взрослого организма без биопсии

Возможно, вскоре такая травмирующая процедура, как забор костного мозга, больше не потребуется. Две группы ученых впервые перепрограммировали клетки периферической крови взрослого человека, вернув им способность развиваться в клетки разных тканей.

Со стволовыми клетками связано будущее регенеративной медицины, поэтому вопрос о возможных источниках этих клеток очень актуален. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) могут превращаться в клетки разных тканей организма. Но использование ЭСК связано с этическими проблемами и с опасением развития раковой опухоли, поэтому во всем мире ученые ищут им замену.

Исследователи уже доказали, что можно, воздействуя определенными факторами, перепрограммировать некоторые клетки взрослого организма, вернув им способность развиваться по разным путям.

Дело за кровью

Ученые научились совершать такое превращение с фибробластами – клетками соединительной ткани, с клетками стромы костного мозга, с незрелыми клетками жировой ткани. А теперь сразу две группы исследователей опубликовали в последнем номере журнала Cell Stem Cell результаты перепрограммирования клеток из периферической крови.

Команда Джорджа Дэйли (George Q. Daley ) с медицинского факультета Гарвардского университета (Harvard Medical School) в Бостоне взяла в качестве источника клеток фракцию CD34+ Т-лимфоцитов и мононуклеарные клетки периферической крови. С такими же клетками работали специалисты под руководством Рудольфа Джениша (Rudolf Jaenisch) из The Whitehead Institute for Biomedical Research в Кембридже.

Чтобы обычные соматические клетки вернулись к началу своего развития и стали стволовыми универсальными, их необходимо обработать несколькими белками – факторами роста (OCT4, SOX2, KLF4 и MYC). Обе группы исследователей использовали для доставки к клеткам факторов роста вирусный вектор – обработали клетки лентивирусом, несущим синтетическую генную конструкцию.

Взрослые клетки превратились в эмбриональные

Через некоторое время после обработки колонии клеток приобрели внешнее сходство с колониями эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) человека. Причем, как отмечают ученые из Бостона, мононуклеарные клетки для этого пришлось обработать дважды, и они видоизменились только через месяц, в то время как Т-лимфоциты – через 21 день.

Чтобы проверить, что сходство клеток с ЭСК не только внешнее, измененные клетки обработали антителами к различным белкам, характерным для стволовых клеток. Оказалось, что и клетки из Т-лимфоцитов, и клетки из мононуклеоцитов вырабатывают и экспрессируют на своей поверхности белки – маркеры ЭСК. В клетках обоих типов работали гены, обеспечивающие плюрипотентность, о чем свидетельствует синтез соответствующих белков.

Специалисты из Бостона провели анализ экспрессии всех генов, которые содержатся в экспериментальных клетках. И сравнили результаты, с одной стороны, с аналогами из ЭСК, а также с индуцированными плюрипотентными клетками из фибробластов, а с другой -- с генами из обычных клеток взрослого организма. Анализ показал, что гены в перепрограммированных клетках работают по эмбриональному типу, что радикально отличается от их работы в обычных клетках.

Наконец, надо было оценить потенциал развития перепрограммированных клеток. В первой работе под влиянием гемопоэтина (стимулятора дифференцировки) клетки превращались в колонии эритроидов, миелоидов и гранулоидов (предшественников эритроцитов, миелоцитов и гранулоцитов). Причем клетки из Т-лимфоцитов делали это лучше.

Человеческие ткани выросли у мышей

Обе группы исследователей применили и еще один тест на плюрипотентность – образование тератом у мышей. Тератома – это опухоль, возникающая из эмбриональных клеток, которые начинают превращаться в ткань, но не там, где она обычно находится. Такая патология встречается и в природе, но ее можно вызвать искусственно. При инъекции перепрограммированных клеток мышам с нарушенной иммунной системой образовалась тератома. Ее гистологический анализ через 6-8 недель показал, что опухоль состоит из тканей, возникших из трех зародышевых листков. Из эктодермы возникла нервная ткань, из мелодермы – костная и хрящевая, а из эндодермы – эпителий кишечника. Это убедительное доказательства способности перепрограммированных клеток порождать данные типы тканей.

Перспективный источник

Итак, ученые показали, что могут вернуть потенциал стволовых клеток даже полностью дифференцированным клеткам периферической крови человека. Возможность получать стволовые клетки для медицинских целей из крови очень заманчива, так как это самый простой источник. Напомним, что для забора фибробластов нужна биопсия, забор костного мозга – еще более травмирующая процедура, а кровь можно взять легко и быстро. Но до практического использования еще далеко -- метод нуждается в доработке.

Обе исследовательские группы отмечают, что CD34+ Т-лимфоциты перепрограммировались более успешно, чем мононуклеарные клетки. Они говорят об успехе, хотя доля модификаций даже среди Т-лимфоцитов оказалась очень низкой – не больше 0,002%. Так что главное, чем собираются заняться авторы работ, -- повысить эффективность методики. Впрочем, крови можно взять намного больше, чем другой ткани, а ведь даже в нескольких ее миллилитрах содержится порядка 10⁵-10⁶ клеток.