На этой неделе серия исследований под руководством доцента Университета Монаш Хосе Поло пролила свет на жизненно важные, но ранее неясные аспекты перепрограммирования клеток.
Клеточное перепрограммирование, при котором один тип клеток может быть превращен практически в любой другой тип клеток в организме человека, произвело революцию в медицине. Теоретически это дает ученым возможность создавать любую ткань для восстановления поврежденных органов, таких как сердце или печень, или для использования в трансплантации.
В 2006 году японские исследователи, сделавшие открытие индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток, получившее Нобелевскую премию, определили набор из четырех транскрипционных факторов, способных превратить любую клетку в iPS-клетки. Эти iPS-клетки, как и эмбриональные стволовые клетки, могут продуцировать любую клетку организма, но избегают использования эмбрионов или несут риск отторжения организмом пациента, что является ограничением трансплантации..
Тем не менее, спустя более десяти лет до сих пор не было полностью понято, как именно работают эти перепрограммирующие факторы.
Вам не нужно знать механику, чтобы управлять автомобилем из пункта А в пункт Б, но если что-то пойдет не так или вы захотите улучшить характеристики автомобиля, вам нужно знать, как работает автомобиль, чтобы исправить или улучшить его», - сказал доцент Поло.
Примечательно, что два исследования доцента Поло, проводившиеся в его лаборатории, были опубликованы с разницей в неделю в авторитетных журналах Cell Press, что свидетельствует о том, что за это десятилетие были обнаружены новые доказательства. тайна, в то время как третье связанное исследование было опубликовано в конце прошлого месяца в журнале Nature Methods.
Институт открытий в области биомедицины Монаша (BDI) и доцент Поло из Австралийского института регенеративной медицины является экспертом в области iPS-клеток.
Первое исследование, опубликованное на этой неделе в Cell Reports, является результатом международного сотрудничества под руководством доцента Поло и доктора Оуэна Рэкхэма из Duke-NUS Singapore. Он основан на знаменательном исследовании iPS-клеток, проведенном доцентом Поло в 2012 году, в котором описана «дорожная карта» того, что происходит в процессе перепрограммирования фибробластов (клеток кожи) в стволовые клетки.
«До нашего исследования 2012 года это был черный ящик о том, как фибробласты, используемые для перепрограммирования, стали iPS-клетками - мы проследили дорожную карту того, что произошло», - сказал доцент Поло.
В этой новой работе команда обнаружила, что дорожная карта не одинакова для каждого типа клеток.
Используя фибробласты, нейтрофилы (лейкоциты) и кератиноциты (другой тип клеток кожи) из животных моделей, исследователи обнаружили, что путь к плюрипотентности зависит от исходного типа клеток.
Monash Биолог BDI д-р Кристиан Нефцгер, первый автор статьи вместе с биоинформатиком д-ром Фернандо Росселло, сказал, что результаты имеют важное значение для исследований.
«Изучение того, как различные типы клеток превращаются в плюрипотентные стволовые клетки, показало, что нам нужно смотреть через разные линзы, чтобы всесторонне понять и контролировать этот процесс», - сказал доктор Нефзгер.
Другое исследование, опубликованное сегодня в журнале Cell Stem Cell под руководством доцента Поло и профессора Райана Листера из Университета Западной Австралии, показало, как репрограммирующие факторы транскрипции включают или выключают определенные гены или «выключают» определенные гены. открыть" или "закрыть" их.
Исследование Cell Stem Cell дает объяснение того, как эти факторы выполняют свою работу.
Гены являются частью хроматина, комплекса ДНК и белков, образующих хромосомы внутри клеточного ядра. Ученые смогли объяснить механизмы, лежащие в основе процесса, в котором факторы перепрограммирования проникают в участки хроматина, которые открываются и закрываются.
«Это открыло области хроматина и факторов транскрипции, о которых мы раньше не знали, что они важны для плюрипотентности», - сказал доцент Поло.
«Теперь, когда мы знаем, что они важны, мы можем изучить эти области более подробно и посмотреть, какую роль они могут играть в развитии, регенерации или даже раке», - сказал он..
Соавтор, д-р Аня Кнаупп из Monash BDI, добавила: «Благодаря нашему молекулярному анализу мы теперь можем лучше понять и, следовательно, улучшить процесс перепрограммирования, который необходим, если мы хотим в конечном итоге использовать эту технологию в клинических приложениях». - сказал доктор Кнаупп.
Доцент Поло сказал, что такие открытия могут проложить путь в будущем для регенерации тканей в организме человека, а не в лаборатории, для производства «синтетических клеток» со свойствами, адаптированными к потребностям исследователей. или врачей, или для производства лекарств, которые имитируют эти факторы.
"Каждый слой, который мы добавляем, помогает нам сделать шаг вперед", - сказал он.
В статье, опубликованной в прошлом месяце в журнале Nature Methods, охарактеризован и установлен протокол для создания формы человеческих iPS-клеток - «наивных» клеток, - которые больше всего напоминают первые клетки человеческого эмбриона.