Израильские ученые показали, что "перепрограммированные" клетки помнят о своем прошлом состоянии
Ученые из Еврейского университета Иерусалима и Пенсильванского университета сделали важный шаг в развитии регенеративной медицины, которая позволит восстанавливать ткани и органы из клеток пациента.
Все клетки организма содержат одну и ту же ДНК. Но клетки тканей и органов сильно отличаются. Это происходит потому, что плюрипотентные клетки, из которых развиваются любые клетки организма, "размечаются" (этот процесс называется метилированием), чтобы в конкретных клетках работали только конкретные гены. Процесс "разметки" (или дифференцировки) ДНК происходит в организме один раз. Но оказалось, что его можно "откатить".
В 2006 году профессор Синъя Яманака и его команда показали, что, воздействуя на клетку определенными факторами, можно получить из дифференцированной клетки плюрипотентную, а из нее получить клетку другого типа. Это была революционная работа, за которую Яманака был удостоен Нобелевской премии.
Возможность перепрограммирования клеток открывает огромные перспективы для регенеративной медицины. Например, из клеток рубцовой ткани сердца можно получить кардиомиоциты и восстановить работу органа после инфаркта, или после инсульта получить нейроны из астроцитов и восстановить работу мозга.
Но ученые столкнулись с большими проблемами. После "отката" клеток до плюрипотентной стадии и их новой "разметки", эти новые клетки часто выходят из строя и образуют опухоли.
Был разработан процесс трансдифференцировки, который позволяет преобразовать исходную клетку в целевую без отката к плюрипотентной стадии. Этот метод дает клетки менее склонные к образованию опухолей, он быстрее, но и у него есть ограничения.
Ученые Еврейского Университета Иерусалима под руководством профессоров Йосефа Буганима и Говарда Сидэра и профессора Бена Стангера из Пенсильванского университета показали, что клетки при трансдифференцировке сохраняют память о своей первоначальной форме.
Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Изучая различные модели преобразования клеток и в лабораторных культурах, и в тканях животных, команда показала, что, хотя клетки выглядят и действуют как новый тип, они "помнят" первоначальные схемы метилирования ДНК.
"Несмотря на значительные изменения в экспрессии генов, перепрограммированные клетки не могут полностью стереть свои первоначальные инструкции. Это ограничивает их способность полностью выполнять свою новую роль", – говорит профессор Буганим.
Главное достижение этой работы в том, что ученые показали, как именно сохраняется память о первой "разметке". А значит ее можно попытаться стереть и сделать клетку полностью обновленной.
"Работа открывает новые возможности для снятия молекулярных барьеров на пути к полному перепрограммированию клеток, – говорит профессор Сидэр . – Это имеет важные последствия для будущих медицинских приложений, включая регенерацию тканей и моделирование заболеваний".
