Авторы "кислотных" стволовых клеток заподозрены в подделке результатов

В конце прошлого года японскими учёными было заявлено о революционном способе получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из взрослых клеток мыши с помощью кислотной среды.
http://donmigel-62.livejournal.com/186822.html

Работа биологов, превративших обычные клетки в стволовые при помощи кислоты, привлекла внимание коллег несообразностями, которые могут указывать на фальсификацию научных результатов, говорится в статье на сайте Nature News.
В конце января в авторитетном научном журнале Nature появились две статьи биологов, которые под руководством Харуко Обоката (Haruko Obokata) из Института RIKEN в Кобе (Япония) выяснили, что белые клетки крови, взятые у новорожденной мыши, превращаются в стволовые, когда их помещают в среду с высокой кислотностью, без вмешательства в генетический код клеток.

После публикаций в Nature в блогах стали появляться сообщения о несообразностях в двух январских статьях в Nature, а также статье Обоката 2011 года, также посвященной стволовым клеткам. Так, в статье 2011 года одна из иллюстраций, как считают блогеры, оказалась использована три раза — в первый раз она показывает наличие одного биомаркера стволовых клеток, второй раз она перевернута и относится уже к другому биомаркеру, затем ее часть появляется в качестве подтверждения наличия в тканях третьего маркера. Кроме того, в статье есть и еще одна похожая дупликация картинок.\

«Темные места» двух недавних статей в Nature также связаны с картинками. В одной статье картинка с фрагментом геномного анализа выглядит склеенной, в другой два снимка, которые должны были быть сделаны в ходе разных экспериментов, выглядят подозрительно похожими. Соавторы обеих статей объясняют путаницу с картинками непреднамеренными ошибками.

Повторить результаты Обокато и ее коллег не удалось 10 специалистам в области стволовых клеток, к которым обратилась редакция Nature. Соавтор Обокато Терухико Вакаяма (Teruhiko Wakayama) из университета Яманаси в Кофу (Япония) отмечает, что техника не так проста, как кажется.

Он смог повторить результаты эксперимента при работе с Обоката, но по возвращении в университет Яманаси ему это не удалось. Однако ученый не сомневается в достоверности результатов коллеги.

Сама Обоката не ответила на запрос редакции NatureNews на момент публикации заметки. Редакция журнала Nature и институт RIKEN заявили, что занимаются вопросом несообразностей в ее публикациях.

Ученые обнаружили стволовые клетки меланомы

Бостонские дерматологи получили важную экспериментальную информацию о возникновении меланомы - самой опасной разновидности рака кожных покровов. В последние годы ученые пришли к выводу, что почти каждая злокачественная опухоль начинаются с небольшой популяции крайне агрессивных и жизнеспособных клеток, претерпевших злокачественное перерождение. Для них имеется и название – раковые стволовые клетки. Как и все опухолевые клетки, они могут совершать любое число делений, однако не поддаются действию противораковых химиопрепаратов.

Если бы онкологи научились находить и уничтожать такие популяции еще до появления сформировавшихся опухолей, бороться с раком было бы гораздо легче. Поэтому во многих лабораториях сейчас ведутся активные исследования, направленные на разработку методов идентификации и разрушения раковых стволовых клеток.

Занимаются этим и исследователи из Бостона (США), возглавляемые Маркусом Франком. Ранее они уже обнаружили клетки, которые практически наверняка являются стволовыми клетками меланомы. Теперь они показали, что эти клетки несут на своей поверхности молекулы белка ABCB5, которых лишены другие клетки этой опухоли. Отсюда следует, что этот протеин можно использовать для распознавания меланомных стволовых клеток.

Но это еще не самый интересный результат, полученный учеными из группы Франка. В свое время они выяснили, что ABCB5 помогает раковым клеткам защищаться от химиопрепаратов. Теперь они обнаружили, что тот же самый протеин можно использовать для атаки на эти клетки. Этот вывод следует из результатов экспериментов на мышах, которым были перевиты ткани человеческой меланомы.

Когда у животных возникли первичные опухолевые очаги, им ввели моноклональные антитела, которые могли узнавать белок ABCB5 и садиться на поверхность клеток, несущих его молекулы. Эти антитела стимулировали в организме мышей очень сильную иммунную реакцию, которая привела к почти полному уничтожению стволовых клеток меланомы. В результате перевитые животным опухоли сильно замедлили свой смертоносный рост.

Д-р Франк полагает, что продолжение этих исследований может привести к появлению принципиально новых методов лечения меланомы. Особую важность работы бостонских ученых признали и редакторы журнала Nature, где она опубликована в выпуске от 16 января. На обложке этого номера помещена флюоресцентная микрофотография меланомной стволовой клетки и более крупной и дифференцированной зрелой клетки той же опухоли.

Найден метод регенерации печени

Ученые смогли превратить клетки кожи в функционирующие клетки печени. Это открывает большие возможности по лечению заболеваний печени без необходимости привлечения посторонних доноров.

Успехи регенеративной медицины в настоящее время позволяют ученым трансформировать клетки кожи в клетки, максимально близкие по характеристикам к клеткам сердца, поджелудочной железы и даже нейронам. Однако до сих пор создание клеток, соответствующих обычным зрелым клеткам, является сложной проблемой. Ученым из Институтов Глэдстоуна и Университета Калифорнии совершили прорыв на пути к решению этой проблемы: они нашли способ преобразовать клетки кожи в зрелые, полностью функциональные клетки печени (гепатоциты). Эти клетки способны размножаться в пробирке и приживаются после пересадки подопытным животным.

До сих пор не удавалось перепрограммирование клеток, пригодных впоследствии для пересадки, но ученые придумали, как решить эту проблему. Для этого использовался новый метод перепрограммирования клеток, который преобразует человеческие клетки кожи в клетки печени, практически полностью идентичные обычным клеткам печени. Это дает надежду миллионам людей, с отказом или риском отказа печени. В настоящее время единственным вариантом лечения отказа печени является дорогостоящая и опасная операция по пересадке печени, которая, к тому же, не возвращает полное здоровье и требует приема препаратов, снижающих вероятность отторжения донорского органа. Перепрограммирование клеток кожи, взятых у пациента, в клетки печени с последующей пересадкой, могло бы избавить от сложной операции.

«Ранее ученые пытались перепрограммировать клетки кожи обратно в плюрипотентные стволовые клетки, чтобы затем вырастить из них печеночную ткань, - объясняет один из ведущих авторов исследования доктор Шэн Дин (Sheng Ding). – К сожалению, такой подход не приводит к полной трансформации стволовых клеток в печеночные. Мы решили пойти другим путем и «поймали» клетки кожи, трансформирующиеся в стволовые, на «полпути». Полученные энтодермальные клетки являются отличным «сырьем» для трансформации в печеночные. Мы обнаружили набор генов и соединений, которые могут превратить эти клетки в функционирующие клетки печени».

Иммуноокрашивание человеческого альбумина (красный) и маркера клеточной пролиферации Ki-67 (зеленый) показывает, что фибробласты гепатоцитов человека копируют функцию и пролиферацию первичных гепатоцитов после трансплантации в печень мышей

Спустя несколько недель после начала работы по трансформации клеток кожи в клетки печени, ученые заметили, что полученные клетки приняли форму гепатоцитов и даже начали выполнять их функции. Полученные клетки были имплантированы мышам с нарушениями функций печени.

Через 2 месяца после имплантации, ученые обнаружили рост уровня человеческих печеночных белков у мышей, что свидетельствовало об активном росте пересаженных клеток. Более того, 9 месяцев спустя рост клеток продолжался и не было никаких признаков его замедления. Таким образом, ученые уверены, что им удалось обнаружить факторы, позволяющие проводить успешную регенерацию поврежденной или даже недееспособной печени.

Разумеется, лабораторные опыты не являются полностью готовой и испытанной методикой лечения, но создатели новой технологии производства гепатоцитов уверены, что в будущем их методика найдет широкое применение в лечении пациентов с печеночной недостаточностью.

Как омолодить стволовые клетки мышц

Постаревшие стволовые клетки мышц можно извлечь из организма, омолодить в лабораторных условиях и вернуть обратно — и после этого к старым мышцам вернётся почти юношеская сила.

С возрастом наши мышцы слабеют и становятся менее подвижными, и связано это с тем, что стволовые клетки теряют способность к обновлению как мышечных волокон, так и самих себя. До сих пор, однако, считалось, что сами стволовые клетки с возрастом не меняются, а в том, что они перестают выполнять свои функции, виновато стареющее окружение.

Однако, как показали Хелен Блау (Helen Blau) и её коллеги из Стэнфордского университета (США), стволовые клетки мышц с возрастом тоже портятся: у старых мышей две трети из таких стволовых клеток не могли выполнять свои функции даже тогда, когда их пересадили более молодым животным.

Мышечная стволовая клетка (фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc).

Исследователям удалось не только обнаружить признаки старения в стволовых клетках мышц, но и обратить процесс вспять, то есть, проще говоря, омолодить постаревшие клетки.

В журнале Nature Medicine учёные сообщают, что в стволовых клетках, взятых у двухлетних мышей (что соответствует, с известными оговорками, 80 годам жизни человека), слишком активен сигнальный путь, связанный с одной из MAP-киназ. Когда эта сигнальная цепочка работает, стволовая клетка хуже делится и вступает на путь специализации.

При подавлении этого сигнального пути с помощью специальных препаратов и особого способа культивации старые стволовые клетки в буквальном смысле становились молодыми: к ним возвращалась способность поддерживать собственную линию, то есть при каждом делении образовывать такую же стволовую клетку.

Понятно, что при этом увеличивались возможности для потенциальной регенерации мышц. Обновлённые клетки пересаживали обратно мышам, у которых они занимали свою обычную нишу, и через два месяца после трансплантации к старым животным возвращались молодые силы. То есть клетки не просто обновлялись, они теперь активней обновляли сами мышцы.

Что дальше? Само собой, авторы работы намерены проверить, можно ли таким же образом обновить клетки и мышцы у человека.

Подготовлено по материалам Медицинской школы Стэнфордского университета. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич

Для новых стволовых клеток больше не нужны клетки животных или людей

Исследование, опубликованное 6 февраля в журнале Applied Materials & Interfaces, представляет новый метод выращивания эмбриональных стволовых клеток человека, для которых не требуются клетки людей или животных. Обычно стволовые клетки создаются с помощью белков животных, что исключает их использование для лечения людей. Выращивание стволовых клеток с помощью клеток других людей, в свою очередь, создает риск заражения патогенными организмами.

Для новых стволовых клеток больше не нужны клетки животных или людей

Группа ученых из Суррейского университета Великобритания) в сотрудничестве с профессором Питером Донованом (Peter Donovan) из Университета Калифорнии (США) разработали каркас из углеродных нанотрубок, на котором можно выращивать стволовые клетки для создания различных видов тканей. Эти строительные блоки моделируют поверхность опорных клеток человека и действуют как каркас, на котором стволовые клетки могут расти. Стволовые клетки, которые ранее полагались на живые клетки других организмов, теперь могут свободно выращиваться в лабораториях, что может означать революцию в способах замены тканей после травм или болезней.

Доктор Алан Дальтон (Alan Dalton), ведущий лектор физического факультета Суррейского университета, заявил: «Несмотря на то, что углеродные нанотрубки использовались в области биомедицины на протяжении определенного времени, их использование в исследованиях стволовых клеток ранее известно не было. Синтетический каркас стволовых клеток потенциально может изменить жизни тысяч людей, страдающих такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона, диабет, сердечные заболевания, расстройства зрения и слуха. Он поможет снизить стоимость трансплантации, и возможно, когда-нибудь с помощью углеродного каркаса мы сможем выращивать человеческие органы, не прибегая к донорству».

По материалам Phys. Org.

Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток

Биологи из Калифорнийского университета разработали метод детекции мутаций, который позволяет «побуквенно» редактировать геном стволовых клеток и не оставлять при этом следов в их ДНК. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nature Methods.

Редактирование генома стало возможным благодаря использованию так называемых TALEN-эндонуклеаз, ферментов, которые вносят разрыв только в строго определенном месте на ДНК. Пытаясь залечить разрыв от действия такой нуклеазы, клетка может использовать в качестве «мастер-копии» гомологичный участок ДНК. Искусственно введя в клетку такой участок с небольшими исправлениями, нуклеотиды генома можно заменить на любые другие.

Сложность этого и подобных (на основе других ферментов) методов редактирования генома заключается в том, что в 99 процентах случаев вместо «исправления» нуклеотидов клетка просто соединяет между собой разорванные участки ДНК, что приводит к поломке гена.

Поэтому ученым приходится вместе с точечными изменениями вносить в ДНК большие участки устойчивости к антибиотикам, предназначенные для отбора именно тех клеток, где геном успешно прошел редактуру.

Новый метод позволяет избежать внесения лишних фрагментов в ДНК за счет использования специальных флюоресцирующих зондов. Зонды позволяют отобрать только те стволовые клетки, в ДНК которых внесены нужные изменения. Ученые показали работоспособность новой технологии на человеческих индуцированных стволовых клетках (iPS).

Потенциально, с помощью уже известной технологии получения iPS и нового метода их редактуры можно научиться исправлять генетические заболевания, например серповидно-клеточную анемию и наследственную гемофилию — оба заболевания связаны с точечными мутациями в генах, активных в клетках крови.

Получить стволовые клетки из взрослых мышиных клеток удалось с помощью кислой среды

Эмбрион мыши из стволовых клеток, полученных по-новому

Фотография: Haruko Obokata

Очередная сенсация в области клеточных технологий: японские ученые получили клетки со свойствами эмбриональных стволовых, всего лишь поместив клетки крови мышей в кислую среду.

Совершенно новый и невероятно простой способ перепрограммирования клеток изобрели японские ученые. Для того чтобы вернуть взрослым специализированным клеткам способность развиваться по разным клеточным путям, то есть снова наделить их плюрипотентностью , свойством эмбриональных стволовых клеток, им не потребовалось ни пересадки ядер, ни внедрения генов.

Достаточно оказалось на короткое время изменить свойства окружающей среды — снизить рН, то есть повысить кислотность. И клетки стали очень похожими на эмбриональные стволовые.

Сенсационные результаты Харуко Обоката, Терухико Вакаяма (RIKEN центр биологии развития, Кобе и Гарвардская медицинская школа) и их коллеги из Японии и США опубликовали 30 января в двух статьях в журнале Nature.

Возможность перепрограммирования клеток взрослого организма — важнейшее открытие последних десятилетий, за которое получена Нобелевская премия по физиологии и медицине в 2012 году. И если Джон Гёрдон для этого пересаживал ядра в соматических клетках лягушки, то Синья Яманака нашел, какие гены обеспечивают множественные потенции клеток, и открыл способ получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток введением в клетку этих генов. Обаката и его коллеги изучали, как меняется судьба клеток под воздействием факторов внешней среды. В природе это происходит с клетками растений. У некоторых животных это тоже случается — так, под воздействием температуры эмбрионы крокодилов меняют пол. Клетки млекопитающих более консервативны, однако японские ученые нашли способ воздействия и на них.

Исследователи работали с клетками крови новорожденных мышей. После того как их в течение 25 минут держали в закисленной среде (рН 5,7), клетки стали демонстрировать биохимические маркеры эмбриональных стволовых клеток.

Кислая среда стала стрессорным стимулом, который изменил их свойства.

Ученые назвали получившееся явление стимул-вызванным приобретением плюрипотентности, а клетки получили аббревиатуру STAP (stimulus-triggered acquisition of pluripotency). Их получение и свойства они описали в первой статье в Nature.

Дальше надо было изучить свойства этих клеток. Ученые ввели их в мышиную бластоцисту — эмбрион на ранней стадии. Причем введенные клетки были помечены флюоресцентными маркерами, что позволяло проследить их судьбу. Из бластоцисты развился химерный эмбрион мыши, и часть клеток этого эмбриона получилась из клеток STAP. То есть они продемонстрировали способность дифференцироваться в клетки разных мышиных тканей — так же как и эмбриональные стволовые клетки. Это тест на плюрипотентность.

Впрочем, если клетки STAP оставались изолированными, они не начинали делиться и жили всего несколько дней.

Но если их помещали в среду, благоприятную для выращивания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, они делились и приобретали свойства и диагностические маркеры эмбриональных стволовых клеток. При этом, пишут исследователи, у них снижалась степень метилирования ДНК в участках, которые служат генетическими маркерами плюрипотентности. Метилирование (навешивание метильных групп на ДНК в месте азотистого основания цитозина) держит «в узде» те гены, которые не должны работать в данный момент. Снижение метилирования эти гены запускает в работу.

В то же время клетки STAP еще кое в чем отличались от индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), полученных стандартным способом. И об этом ученые пишут во второй статье в Nature . Вводя клетки в бластоцисту для получения химерного эмбриона, они обнаружили, что помеченные красителем STAP входят не только в эмбрион, но и в плаценту. С ИПСК такого никогда не происходит. Во что именно будут развиваться клетки, в эмбрион или плаценту, зависит от клеточного окружения, в котором они окажутся. «В пробирке» это можно повторить, воздействуя на клетки теми или иными белковыми факторами.

В общем, оказалось, что клетки STAP обладают в какой-то мере даже еще более широкими потенциями, чем ИПСК.

Самое же главное открытие, конечно, состоит в том, что перепрограммировать клетки млекопитающего, оказалось, можно всего лишь воздействием физического стимула. Что открывает небывалые возможности для получения стволовых клеток для клеточной терапии из клеток самого пациента.

Если это действительно будет возможно с клетками человека, будет получен невероятно простой и дешевый способ, который радикально снизит стоимость этого высокотехнологичного лечения.

Но сначала надо повторить эксперимент с человеческими клетками, а пока что японские ученые совершили это чудесное превращение только на мышиных.

Надежда Маркина

Материалы по теме -

Ученые вычислили препятствие на пути перепрограммирования клеток и убрали его

Новая эпигенетическая модификация помогает клеткам оставаться стволовыми

Чтобы поддержать стволовые гены в активном состоянии, клетки используют цитруллиновую модификацию гистонов, из-за которой эти белки вынуждены уйти с ДНК и открыть нужные гены для транскрипции.

Стволовые клетки отличаются от обычных набором активных генов. Гены специализации у них молчат, зато активны те, что поддерживают клетки в постоянном делении. И наоборот: у специализированных клеток «стволовые» гены должны помалкивать. Но при этом у стволовых клеток гены дифференцировки обязаны быть всегда под рукой, чтобы по первому же сигналу начать превращать клетку в специализированную.

Как держать одни гены активными, а другие — нет? Надо по-разному упаковывать их с белками гистонами. Известно, что ДНК в ядре находится в комплексе с гистонами, образуя хроматин, и от степени конденсации хроматина зависит доступность генов на том или ином участке ДНК: если хроматин сильно конденсирован и если ДНК плотно упакована, то молекулярные машины для синтеза РНК до неё просто не доберутся.

Человеческие плюрипотентные стволовые клетки (фото Dennis Kunkel Microsopy, Inc.).

Поэтому, возвращаясь к стволовым и специализированным клеткам, можно сказать, что они различаются распределением плотно и неплотно упакованной ДНК. На плотность упаковки влияют модификации гистонов: эти белки подвергаются метилированию, ацетилированию, убиквитинилированию и т. д., после чего иначе ведут себя с ДНК.

Международной команде исследователей из Каролинского института (Швеция), Кембриджа (Великобритания) и других научных центров удалось найти ещё одну модификацию гистонов — с помощью аминокислоты цитруллина. В белках он появляется в результате превращения аминокислоты аргинина, и об этой реакции известно давно; считается, что цитруллинизация белков может вести к разным болезням, от аутоиммунных до нейродегенеративных. Цитруллин находили и в гистонах и даже предполагали, что он как-то связан с регуляцией транскрипции, однако до поры до времени это оставалось гипотезой.

И вот сейчас наконец-то удалось точно установить, зачем нужен цитруллин в гистонах. Оказывается, как пишут исследователи в Nature, цитруллиновая модификация гистонов помогает плюрипотентным стволовым клеткам поддерживать в себе способность делиться и превращаться в разные типы клеток. Цитруллин уменьшает положительный заряд на гистонах, из-за чего им приходится покинуть отрицательно заряженную ДНК. В результате в клетке остаются активными именно те гены, которые удерживают её в стволовом состоянии.

Можно было ожидать, что цитруллин имеет отношение к эпигенетическим модификациям, то есть что он не просто так сидит в гистонах, а влияет на активность генов. Однако особая важность полученных результатов в том, что эта модификация воздействует на функционал не просто каких-нибудь генов, а именно тех, что поддерживают клетку в стволовом виде. В общем, не исключено, что эти данные в скором времени будут использованы в практических целях, для получения и поддержания устойчивых линий «всемогущих» стволовых клеток.

Подготовлено по материалам Каролинского института. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич

Стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин оказались разными

Американские молекулярные биологи обнаружили, что кроветворные стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин заметно отличаются друг от друга, как в активности генов внутри них, так и в том, как они реагируют на различные гормоны, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Мужчины и женщины отличаются друг от друга не только половыми органами и вторичными половыми признаками, но и работой организма в целом. Различия в наборах гормонов и других сигнальных молекул объясняют существование типично «мужских» и «женских» болезней, а также особенностей психики и устройства тела.

Шон Моррисон из университета Техаса в Далласе (США) и его коллеги открыли интересный пример таких различий, наблюдая за тем, как работают кроветворные стволовые клетки в организмах самцов и самок мыши. Сначала ученые не нашли существенных отличий в работе костного мозга, число клеток которого, их очертания и свойства были одинаковыми для слабого и сильного пола.

Тем не менее, когда они «заглянули» глубже и проанализировали белковый состав клеток и активность генов в них, то обнаружили несколько серьезных различий в их работе.

Во-первых, женские кроветворные клетки делились заметно активнее, чем их мужские «кузены», и гораздо чаще превращались в «заготовки» эритроцитов.

Во-вторых, они совершенно по-разному реагировали на некоторые сигнальные молекулы, в том числе эстроген, «женский» гормон. Увеличение концентрации этого соединения в окрестностях женских стволовых клеток заставляло их делиться быстрее и быстрее превращаться в эритроциты и другие клетки крови. Этого не происходило при инъекциях эстрогена в костный мозг самцов.

Как полагают авторы статьи, эти особенности в работе кроветворных клеток помогают женщинам снабжать кислородом себя и организм ребенка в утробе. Хорошим аргументом в пользу этого предположения выступает то, что во время беременности уровень эстрогенов в крови женщин достигает пика.

Создан искусственный костный мозг для культивирования стволовых клеток

Для выращивания гемопоэтических стволовых клеток можно использовать искусственный костный мозг, и его прототип только что разработан учеными Технологического института Карлсруэ (Karlsruher Institut für Technologie, KIT), Института интеллектуальных систем Макса Планка (Max Planck Institute for Intelligent Systems), Штутгарт, и Тюбингенского университета (Eberhard Karls Universität Tübingen). Созданная ими пористая структура обладает ключевыми свойствами природного костного мозга и может быть использована для размножения стволовых клеток в лабораторных условиях. В перспективе эта разработка поможет спасти жизнь и вернуть здоровье сотням тысяч больных лейкемией.

О результатах своего исследования ученые сообщают в журнале Biomaterials.

Клетки крови, такие как эритроциты или лейкоциты, постоянно заменяются новыми, образуемыми гемопоэтическими стволовыми клетками (ГСК), находящимися в специализированных нишах в костном мозге. Гемопоэтические стволовые клетки используются для лечения заболеваний крови, таких как лейкоз. Этот метод лечения лейкоза состоит в замене пораженных клеток пациента здоровыми кроветворными стволовыми клетками подходящего донора.

Стволовые клетки (желто-зеленые) в структуре подложки (синяя), служащей основой искусственного костного мозга. (СЭМ). (Фото: С. Lee-Thedieck/KIT)

Однако из-за недостатка иммунологически совместимых доноров и, следовательно, трансплантационного материала этот метод не позволяет вылечить всех больных лейкемией. И хотя проблема может быть решена путем репродукции гемопоэтических стволовых клеток, до сих пор это оставалось невозможным, так как клетки этого типа сохраняют стволовые свойства только в естественной среде, то есть в своей родной нише в костном мозге. Вне этой ниши их свойства изменяются. Следовательно, для репродукции стволовых клеток требуется среда, близкая к нише стволовых клеток в костном мозге.

Ниша стволовых клеток – сложная микросреда со специфическими свойствами. Области кости, в которых находятся такие ниши, очень пористы и напоминают губку. В этой трехмерной среде находятся не только костные и гемопоэтические стволовые клетки, но и клетки других типов, обменивающиеся с ГСК сигнальными веществами. Кроме того, пространство между клетками заполнено матриксом, гарантирующим определенную стабильность и обеспечивающим клетки якорными точками. Находясь в нише стволовых клеток, эти клетки также снабжаются питательными веществами и кислородом.

Доктор Корнелия Ли-Тедик (Cornelia Lee-Thedieck) и ее коллеги из нескольких ведущих научных центров Германии искусственно воспроизвели основные свойства природного костного мозга в лаборатории. С помощью синтетических полимеров ученые создали пористую структуру, имитирующую губчатое вещество кости в области кроветворного костного мозга. Кроме того, они добавили белковые строительные блоки, подобные существующим в матриксе костного мозга, чтобы у клеток были якорные точки, а для обеспечения обмена веществ внедрили в структуру клетки других типов из ниши стволовых клеток.

Имитирующая костный мозг синтетическая структура помещается пинцетом в сосуд для выращивания стволовых клеток. (Фото: С. Lee-Thedieck/KIT)

Затем в этот искусственный костный мозг исследователи ввели гемопоэтические стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови. На последующее размножение этих клеток потребовалось несколько дней. Анализы, проведенные различными методами, показали, что ГСК действительно воспроизводятся в искусственно созданной среде. По сравнению со стандартными методами культивирования в искусственном костном мозге свои специфические свойства сохраняет большее количество стволовых клеток.

Пока искусственный костный мозг, обладающий основными свойствами природного, будет использоваться для детального изучения взаимодействия материалов и стволовых клеток. Эта информация поможет выяснить, как можно влиять на поведение стволовых клеток с помощью синтетических полимеров. Что касается создания искусственной ниши стволовых клеток для культивирования гемопоэтических стволовых клеток для лечения лейкемии, то, по мнению немецких ученых, на это потребуется десять-пятнадцать лет.

Оригинальная статья: Biomimetic macroporous PEG hydrogels as 3D scaffolds for the multiplication of human hematopoietic stem and progenitor cells

Японские ученые разработали новый метод выращивания стволовых клеток

Группа японских ученых под руководством профессора Киотского университета, обладателя нобелевской премии по медицине и физиологии Синъи Яманаки открыла новый способ эффективного выращивания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS).

Согласно документу, японским ученым удалось разработать метод выращивания множества многофункциональных стволовых клеток без использования питающих клеток животного происхождения. Основными трудностями прежнего подхода к культивированию iPS-клеток считались трудоемкий и долгий процесс подготовки питающих клеток, а также риск развития инфекций при последующей трансплантации.

Однако при новом методе выращивания, который также назвали «свободным от питающих клеток» (feeder-free method), применяются фрагменты рекомбинантного ламинина и искусственная питательная среда, включающая в себя различные виды аминокислот и витаминов.

По мнению ученых, данный метод позволит не только ускорить процесс выращивания многофункциональных стволовых клеток в десятки раз, но и значительно снизить риски, связанные с возможными различными инфекциями.

В 2006 году профессор университета Киото Синъя Яманака впервые в мире получил стволовую клетку из обычной клетки кожи человека. Клетки получили название индуцированных плюрипотентных (многофункциональных) стволовых клеток (induced pluripotent stem cells — iPS).

Они способны формировать клетки различных органов. Таким образом,

стало возможным создавать ткани и органы из клеток самого пациента взамен поврежденных или утерянных из-за болезни или травмы. За это открытие в 2012 году Яманака был удостоен Нобелевской премии.

Стволовые клетки прощупывают окружающий ландшафт ресничками

Реснички на мембранах стволовых клеток служат им для управления собственными превращениями. В зависимости от характера поверхности, на которой растут клетки, реснички получаются разной длины, и из-за этого они могут по-разному влиять на сигнальный путь, регулирующий дифференцировку клеток.

Две особенности отличают стволовые клетки от прочих: это неограниченное деление и способность превращаться в специализированные клетки. Как известно, одни стволовые клетки могут становиться чем угодно, другие превращаются в строго определённый набор специализированных типов, однако сама по себе эта трансформация остаётся до сих пор загадкой, которую исследователи пытаются разгадать, и не без успеха.

Понятно, что на дифференцировку стволовых клеток влияет миллион разных факторов, и львиная их доля приходит из внешней среды. Это и контакт клеток друг с другом, и химические сигналы, плавающие вокруг них, и многое другое. В журнале Scientific Reports группа исследователей из Колледжа королевы Марии Лондонского университета (Великобритания) как раз описывает один из таких внешних факторов. Мартин Найт (Martin Knight) и его коллеги обнаружили, что на судьбу стволовых клеток сильнейшим образом влияет характер поверхности, на которой они находятся.

Клетки с неподвижными ресничками, окрашенными зелёным (фото GEreports).

В более ранних работах было показано, что с дифференцировкой клеток тесно связаны особого рода реснички — волосковидные структуры на поверхности клеток. Обычно реснички довольно подвижны, а служат они для того, чтобы обеспечивать движение жидкости, слизи или ещё каких-то субстратов, окружающих клетку. Но среди ресничек есть такие, которые полностью неподвижны, и, хотя было известно, что они могут быть связаны с рецепторной функцией, во многом их роль в клетках оставалась неясной. В частности, исследователей очень интересовало то, как эти неподвижные реснички влияют на характер клеточной дифференцировки.

Для начала было решено проверить, будут ли реснички меняться, если выращивать клетки на разных поверхностях: всё-таки клетки контактируют с поверхностью именно с их помощью. Исследователи заметили, что мезенхимальные стволовые клетки (которые дают клетки кости, хряща и жировой ткани) отращивают себе более длинные реснички, если растут на ребристой, гофрированной поверхности, — в отличие от клеток, культивируемых на простой плоской подложке. Причём длина этих выростов была связана ещё и со структурой актинового цитоскелета: если клетки росли на ребристой поверхности, то такой скелет был у них выражен довольно слабо. Кроме того, удлинить неподвижные реснички можно было, просто блокировав формирование актиновых структур.

Тогда исследователи вспомнили о том, что, согласно некоторым работам, реснички могут отводить из клетки бета-катенин — белок, который взаимодействует с актином, играет большую роль в прикреплении клеток к субстрату и в дифференцировке. Благодаря транспортной системе внутри реснички катенин уходит внутрь неё, и чем длиннее ресничка, тем больше катенина окажется в ней запертым.

Катенин связан с сигнальным путём Wnt, который работает при межклеточном общении и связан с клеточной дифференцировкой. Катенин может проникать в ядро и активировать гены этого сигнального пути, но если его впитает в себя ресничка, то и гены активировать будет некому. Эксперименты эту догадку подтвердили: если стволовые клетки росли на гофрированной поверхности и обладали удлинёнными ресничками, то уровень катенина в ядре падал, и сигнальный путь Wnt становился неактивным; если же у клеток подавляли внутрифлагеллярный транспорт в ресничках, то катенин накапливался в ядре и сигнальный путь активировался. Причём, как отмечают авторы, даже ничтожнейшие изменения в длине реснички приводили к довольно сильным переменам в молекулярно-сигнальном балансе.

То есть реснички помогают стволовым клеткам прощупать окружающий ландшафт и сделать из этого тот или иной вывод относительно дальнейшей дифференцировки.

Какие именно выводы делают клетки, исследователям ещё предстоит выяснить, однако уже сейчас нет сомнений в том, что эти данные способны помочь там, где требуется просто и эффективно управлять стволовыми клетками, — к примеру, в регенеративной медицине.

Подготовлено по материалам Колледжа королевы Марии. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич

Австралийские ученые вырастили почки из стволовых клеток

Ученые из Университета Квинсленда (University of Queensland) объявили о сделанным ими огромном шаге вперед в лечении хронической болезни почек: они вырастили мини-почку из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Этот прорыв открывает путь к повышению эффективности лечения пациентов с заболеваниями почек и предвещает хорошее будущее такой области, как медицинская биоинженерия.

«Каждый третий австралиец входит в группу риска развития хронической болезни почек и единственные из доступных в настоящее время методов лечения – это пересадка почки и диализ», – говорит руководитель исследования Мелисса Литтл (Melissa Little), профессор Института молекулярных бионаук (Institute for Molecular Bioscience, IMB) UQ, подчеркивая срочную необходимость разработки новых методов лечения почечных заболеваний.

Группа ученых, вырастивших мини-почку из стволовых клеток: профессор Мелисса Литтл, д-р Джессика Вансламбрук (Jessica Vanslambrouck) и д-р Минору Такасато (Minoru Takasato). (Фото: UQ)

Австралийские исследователи разработали протокол, стимулирующий дифференциацию стволовых клеток в клетки всех необходимых типов и их дальнейшую самоорганизацию в мини-почку.

«В ходе самоорганизации различные типы клеток располагаются относительно друг друга таким образом, что создают сложные структуры, существующие внутри органа, в данном случае, в почке», – продолжает профессор Литтл. «Тот факт, что такие популяции стволовых клеток могут самоорганизовываться в лабораторных условиях, предвещает хорошее будущее тканевой биоинженерии, целью которой является замена поврежденных и больных органов и тканей».

Ключом к достижению этого результата стали идеально подобранные комбинации молекул, называемых факторами роста.

Обеспечивая стволовые клетки в определенное время определенными концентрациями ростовых факторов, ученые смогли заставить их расти и дифференцироваться в процессе, имитировавшем нормальное развитие.

Директор Институт молекулярных бионаук Брэндон Вэйнрайт (Brandon Wainwright) считает исследование «очень перспективным».

«Это звучит как научная фантастика, но Мелисса и ее коллеги показали, что вырастить почку в чашке Петри, начав с клеток кожи человека, действительно можно», – говорит профессор Вэйнрайт.

Выращенная из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток мини-почка – аналог почки пятинедельного эмбриона.
(Фото: Gemma Ward/UQ)

Профессор Литтл предупреждает, что прежде чем этот метод будет готов к клиническим испытаниям на людях, предстоит пройти долгий путь, но они уже сделали впечатляющий шаг вперед.

Кроме того, в ближайшем будущем это достижение может быть использовано для выращивания мини-почек, выступающих в роли «морских свинок». Это даст огромную экономию средств и времени при испытаниях кандидатных лекарственных препаратов, не связанных с почечными заболеваниями. Литтл и ее коллеги уже ведут переговоры с коммерческими партнерами о развитии этой технологии.

Работа опубликована в журнале Nature Cell Biology.

Оригинальная статья

Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney

Источник:http://www.uq.edu.au/…y-stem-cells

Испытывается препарат, стимулирующий дифференциацию стволовых клеток в кардиомиоциты

clarinveracruzano.com

Ученые Медицинского научно-исследовательского института Сэнфорда-Бернема (Sanford-Burnham Medical Research Institute) открыли важнейшую молекулу-«переключатель», подавление которой инициирует дифференцировку стволовых клеток в клетки сердечной мышцы – кардиомиоциты. До сих пор центральный механизм, определяющий эту трансформацию, оставался неизвестным. В статье, опубликованной в журнале Genes & Development, показано, как определенный сигнал из окружающей клетку среды активирует гены, «заставляющие» стволовую клетку дифференцироваться в кардиомиоцит.

«Сегодня мы не можем создавать новые мышцы для людей с больным сердцем. Единственным способом замены поврежденной мышцы является пересадка сердца», – говорит руководитель исследования профессор Марк Меркола (Mark Mercola), PhD, директор программы развития и регенерации мышц в Sanford-Burnham. «Наша цель состоит в том, чтобы понять процесс, помогающий восстановлению клеток сердца, и разработать стимулирующие его препараты. Теоретически это снимает необходимость пересадки сердца».

В сотрудничестве с лабораторией Пьера Лоренцо Пури (Pier Lorenzo Puri), MD, PhD, ученые установили, что блокирование трансформирующего ростового фактора бета (transforming growth factor beta, TGF-beta) – белка, контролирующего клеточную пролиферацию и дифференцировку, – инициирует включение в стволовых клетках специфических генов кардиомиоцитов, направляя, тем самым, развитие стволовых клеток в клетки сердечной мышцы.

Блокирование TGF-beta оказывает специфическое воздействие на ДНК стволовых клеток, изменяя трехмерную структуру их хромосом и делая доступными гены мышечных клеток для молекулярных механизмов, считывающих генетический код и синтезирующих специфические для мышц белки.

Лаборатория доктора Пури занимается изучением ядерных механизмов, ремоделирующих структуру хромосом, в то время как профессор Меркола работает над молекулярными сигналами, управляющими развитием сердечной мышцы. Объединив усилия, ученые связали ключевые внешние факторы, дающие направление развитию стволовых клеток, с ремоделированием хромосом и, таким образом, определили «переключатель», превращающий стволовые клетки в клетки мышцы.

Значение этого открытия для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями заключается в том, что теперь повысить способность сердца к самовосстановлению – другими словами, активировать дифференциацию стволовых клеток в кардиомиоциты – можно, используя препараты, блокирующие TGF-beta. Группа профессора Мерколы уже разработала один такой потенциальный препарат, сообщив об этом в прошлом году в журнале Cell Stem Cell. Сейчас этот препарат испытывается на животных с моделью инфаркта миокарда.

Оригинальная статья

Coordinate Nodal and BMP inhibition directs Baf60c-dependent cardiomyocyte commitment

Источник: http://beaker.sanfordburnham.org/…broken-heart /

Иммунные клетки лечат мышцы

У регуляторных Т-клеток обнаружилась новая, неожиданная функция: они управляют работой стволовых клеток в мышечной ткани, помогая исцелять больные и повреждённые скелетные мышцы.

Среди великого разнообразия иммунных клеток есть такие, что помогают держать иммунные реакции в узде: если дать иммунитету увлечься, он спровоцирует полномасштабное воспаление и начнёт, чего доброго, крушить здоровые клетки — а это уже аутоиммунное заболевание. Чтобы этого нет произошло, иммунная система сама себе ограничивает воинственность с помощью так называемых регуляторных Т-клеток.

Долгое время эти клетки так и изучали — как тормоза для других клеток, воюющих с бактериями и вирусами. Их роль исследовали при аллергии, аутоиммунных расстройствах, иммунном ответе на рак. Однако, как выяснили учёные из Медицинской школы Гарварда (США), у регуляторных Т-клеток есть ещё одна, довольно неожиданная функция: они принимают активное участие в восстановлении мышц.

Т-клетка, расположившаяся на другой иммунной клетке, дендритной (фото David Scharf).

Это правда, странности в поведении регуляторных Т-клеток обнаружились ещё несколько лет назад. В 2009 году Дайен Матис (Diane Mathis) вместе с коллегами заметила, что Т-регуляторы проявляют какую-то странную тягу к определённым тканям, при этом демонстрируя не вполне свойственные им функции. Так, в жировой ткани эти клетки участвовали в регуляции чувствительности ткани к инсулину и глюкозе.

В новой статье, опубликованной в журнале Cell, исследователи описывают поведение клеток в скелетных мышцах мышей. Если они были повреждены, то в них рано или поздно появлялись регуляторные Т-клетки — что было вполне естественно, ведь нужно же было как-то приглушить иммунную реакцию, начавшуюся в ответ на рану. Однако эти клетки оставались в мышцах и после того, как воспаление затихало, и оставались надолго, что не совсем обычно.

Любопытно, что эти же клетки оседали в мышцах и у тех мышей, у которых исследователи провоцировали мышечную дистрофию или чьи мышцы болели из-за другой генетической мутации. Во всех случаях мышечные регуляторные Т-клетки отличались от обычных регуляторных Т-клеток: те, что были в мышцах, активно производили белки, помогавшие мышечной ткани восстановиться. Если же Т-клетки в мышцах отсутствовали, то и ликвидация повреждений происходила медленнее: стволовые клетки не могли размножаться в мышцах так, как следовало бы для восстановления ткани.

Получается, что регуляторные Т-клетки нужны не только для управления иммунным ответом, но и для руководства ремонтными работами, для управления стволовыми клетками.

Естественно, тут нельзя не подумать о возможном применении в клинике, однако исследователи пока не могут сказать, способны ли человеческие регуляторные Т-клетки управлять восстановительными процессами в мышечной ткани. Хотелось бы, конечно, чтобы наши иммунные клетки не ограничивались только мышцами, а проявляли заботу везде, где только можно: с их помощью, глядишь, получилось бы заставить наши стволовые клетки энергичнее демонстрировать свои восстановительные функции.

Подготовлено по материалам Медицинской школы Гарвардского университета.

Кирилл Стасевич

БАНК ИНДУЦИРОВАННЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК: БУДУЩИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ОРГАНЫ

В Японии начались работы по созданию первого в мире общенационального банка индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые в будущем могут стать основой для выращивания новых органов. Мы предлагаем вам ознакомиться с рядом новейших достижений и открытий, связанных с исследованиями ИПСК.

Центр исследований ИПСК при Киотском университете начал работы по созданию банка ИПСК для дальнейшего использования в медицинских и исследовательских целях.

Выращивание новых органов на основе плюрипотентных стволовых клеток – перспективное направление, работы в котором ведутся учеными со всего мира. Существующие методики позволяют превратить стволовые клетки в ткань, готовую к трансплантации, однако на практике остро стоит проблема биологической совместимости: организм вполне может «не признать» новые ткани и отторгнуть их. Один из вариантов решения это проблемы – использовать для получения ИПСК собственные клетки пациента, однако этот метод является весьма дорогостоящим и занимает слишком много времени. Но есть и альтернатива: получать клеточный материал от доноров, лейкоциты которых содержат редкий антиген, снижающий риск отторжения. Еще весной этого года в Японии был начат поиск людей, кровь которых обладает этим редким качеством.

Если полученные клетки будут признаны безопасными, исследовательские институты смогут получить их уже в апреле 2014 года.

К концу будущего года предполагается накопить биологические материалы, не вызывающие реакции отторжения примерно у 20% населения страны. "За пять лет мы вырастим и накопим стволовые клетки, из которых можно будет производить органы, не вызывающие реакции отторжения у 30-50% жителей Японии, - заявил ИТАР-ТАСС представитель исследовательского центра. - Через десять лет уже примерно 80-90% населения страны смогут рассчитывать в случае болезни на пересадку органов, выращенных из стволовых клеток нашего банка".

Эмбриональные стволовые клетки: у истоков жизни

Первые линии мышиных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК)были получены еще в 1981 году. Выделение человеческих ЭСК считают одним из трех важнейших открытий XX века в биологии.

Одна-единственная клетка, направленная по нужному пути развития, может стать любой из более чем 220 видов клеток нашего организма, со всеми её уникальными и чрезвычайно сложными функциями – это свойство называется «плюрипотентностью». Эмбриональные стволовые клетки можно выращивать в искусственных условиях, что открывает широкие перспективы использования в регенеративной медицине. Их получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на ранней стадии развития зародыша, что создает ряд этических проблем, когда речь заходит о терапевтическом применении стволовых клеток.

Фибробласты мыши: нити актина выкрашены фиолетовым, микротрубочки – желтым, клеточное ядро – зеленым

Перепрограммирование: неэмбриональные стволовые клетки

В настоящее время существуют методы, позволяющие получить плюрипотентные клетки из зрелых клеток человеческого организма, исключив использование эмбрионов. Одним из основоположников методики перепрограммирования зрелых клеток в плюрипотентные стал профессор Шинья Яманака. Сейчас он возглавляет Центр исследований ИПСК, в котором начались работы по созданию единственного в своем роде банка стволовых клеток.

Еще в 2006 году Яманака и его коллега Казутоши Такахаши смогли превратить соматические клетки мышей в клетки, обладающие многими свойствами плюрипотентных клеток эмбриона. Для этого в фибробласты (основные клетки соединительной ткани) были встроены гены четырех белков – факторов транскрипции, активирующих конкретные фрагменты наследственной информации (впоследствии эти белки получили название «факторы Яманаки»). Эти четыре гена, носителями которых выступали ретровирусы, смогли превратить фибробласт в неспециализированную клетку и принесли Яманаке Нобелевскую премию. А в июне 2007 года исследователи из Киото и еще два коллектива сообщили, что точно тем же способом они осуществили более глубокую трансформацию такого же исходного материала и создали практически точные копии мышиных ЭСК. Всего несколькими месяцами позже подобное «превращение» было произведено и с человеческими клетками. Эти клетки, получившие название ИПСК, стали предшественниками клеток сердечной мышцы, нервной ткани и некоторых других органов.

Дифференцировка проэритробласта в эритроцит
А - проэритробласт; Б - базофильный эритробласт; В - полихроматофильный эритробласт; Г - ацидофильный эритробласт (нормобласт); Д - выталкивание ядра из ацидофильного эритробласта; Е - ретикулоцит; Ж - пикнотичное ядро.

ИПСК из кровяных клеток

Получение плюрипотентных клеток из зрелых клеток крови имеет ряд очевидных преимуществ перед использованием другого исходного материала. Процедура забора крови для последующего переливания и исследований широко используется во всем мире, объем и состав крови относительно быстро восстанавливается.

Однако красные кровяные клетки, эритроциты, которые переносят кислород и углекислый газ, не имеют ядра и, следовательно, не несут генетической информации. Для того, чтобы превратить их в плюрипотентные стволовые клетки, ученым потребовалось пойти на хитрость.

Эритроциты не рождаются лишенными ядра. Оно исчезает из них в ходе эритропоэза – сложного процесса, включающего множество этапов дифференцирования и «созревания» красных кровяных телец. Начинается оно с гемоцитобласта, полипотентной стволовой клетки, которая способна стать любой клеткой крови или лимфы. В несколько этапов, превращаясь в ряд клеток-предшественниц, она становится зрелым эритроцитом, готовым к работе.

Потеря ядра клетки происходит на одном из завершающих этапов этого процесса, так что теоретически любая из промежуточных форм «недозревшего» эритроцита несет весь необходимый генетический материал и может использоваться для того, чтобы развернуть процесс созревания вспять и получить полипотентную стволовую клетку, а из нее – и плюрипотентную.

Группа американских ученых во главе с Элиасом Замбидисом смогла превратить в ИПСК проэритробласты, которые можно получать из костного мозга пациента. Группа Замбидиса использовала для доставки необходимых генов, кодирующих факторы Яманаки, не вирусы, а плазмиды, более бережно вносящие изменения в геном.

Впрочем, получение проэритробластов – непростая задача, поэтому ученые ищут возможности превращения в плюрипотентные тех клеток, которые присутствуют в донорской крови. Так, команда исследователей под руководством Чжана Сяобина продемонстрировала метод перепрограммирования мононуклеарных (содержащих ядро) клеток крови, к которым относятся лимфоциты, моноциты и макрофаги.

Яманака и его коллеги занимаются усовершенствованием методик преобразования T-лимфоцитов и других кровяных клеток в ИПСК с помощью плазмид.

Колонии химически индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и мыши-химеры, развившиеся из эмбрионов с такими клетками.

Химическое перепрограммирование

Чтобы снизить риск возникновения опасных мутаций или рака в результате терапии стволовыми клетками, «перепрограммированными» при помощи введения дополнительных генов, ученые стремятся сократить количество дополнительных генов, необходимых для получения таких клеток. Но всегда требовался как минимум один кодирующий белок Oct-4.

Исследователи из Пекина изучили тысячи низкомолекулярных соединений в поисках того, которое сможет перепрограммировать клетки без участия Oct-4, но в присутствии трех других генов, необходимых для получения ИПСК. Обнаружив такое соединение, ученые занялись поиском заменителей и для трех оставшихся генов, участвующих в перепрограммировании. Добавив DZNep – соединение, катализирующее процесс перепрограммирования на поздней стадии – ученые наконец получили стволовые клетки, но в очень малых количествах. Потребовалось добавить еще одно соединение, чтобы поднять эффективность процесса в 40 раз.

В результате исследователи, составив «коктейль» из нескольких соединений, смогли добиться превращения в стволовые клетки 0,2% от их исходного количества – результат, сопоставимый с эффективностью современных методик получения ИПСК. Полученные клетки, введенные в эмбрионы мышей, успешно дифференцировались в различные типы тканей, в том числе печени, сердца, мозга, кожи и мышц.

Перепрограммирование in vivo

Многие ученые сходятся во мнении, что процессы, происходящие в живом организме, будут мешать проведению перепрограммированию соматических клеток в плюрипотентные in vivo. Естественное развитие – это дорога с односторонним движением, и всё в живом организме способствует дифференциации клеток, препятствуя обратному процессу.

Но Мануэль Серрано из испанского Национального онкологического исследовательского центра в Мадриде и его коллеги доказали ошибочность данного предположения. Гены, запускающие перепрограммирование, уже содержались в геноме использованных в их экспериментах трансгенных мышей, и «включались» при приеме определенного препарата.

Хотя методика Серрано пока еще находится на начальном этапе развития, ученые рассчитывают, что в модифицированном виде её можно будет использовать для регенерации поврежденных тканей.

Рост и самоорганизация культуры клеток, превращающейся в «зародыш» печени.

Органы на вырост

Основная область, в которой могут быть использованы плюрипотентные стволовые клетки – это выращивание новых органов для последующей трансплантации. Базовая технология выращивания органов, или тканевой инженерии, заключается в использовании стволовых клеток для получения специализированных клеток той или иной ткани, например гепатоцитов – клеток паренхимы (внутренней среды) печени. Эти клетки затем помещаются внутрь структуры соединительной межклеточной ткани, состоящей преимущественно из белка коллагена, либо наносятся слой за слоем с помощью биопринтера.

Подобным образом (на коллагеновой матрице) ученым удалось вырастить новое сердце, состоящее из человеческих клеток, в организме мыши, и заставить его забиться. Ведутся эксперименты и по выращиванию «зародышей» печени, которые способны приживаться в организме и выполнять возложенные на них природой функции.

Хотя замена жизненно важных органов вроде сердца или печени их выращенными аналогами – все еще дело будущего, технологии для получения этих органов в лаборатории уже отрабатываются, а более простые задачи – например, замена участка трахеи на искусственно созданный – уже решены на практике.

Мыши из клетки

Плюрипотентные стволовые клетки можно использовать не только для выращивания отдельных органов – на их основе можно получить целый организм. Ученые научились превращать ИПСК в жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки, встреча которых увенчалась появлением потомства без родителей – совершенно здоровых мышат.

Будущий фарш

Еда из пробирки

Теоретически, ИПСК могут быть использованы и для получения материи, обреченной на съедение – искусственного мяса. Однако на данном уровне развития технологий этот метод будет слишком дорогостоящим. Даже котлетка для гамбургера, выращенная из миобластом (клеток, присутствующих в мышечной ткани взрослых животных и способных заменять собой поврежденные мышечные волокна, превращаясь в миоциты), обошлась своим создателям в $375 000.

Альтернатива: клонирование

Еще 15 лет назад технологии создания человеческих тканей путем клонирования клеток прочили великое будущее. Но в последующие годы методика была окутана этическими разногласиями, дискредитирована шарлатанами и, наконец, оставлена в тени конкурирующей технологией – перепрограммированием зрелых клеток в плюрипотентные.

Но многие исследователи по-прежнему считают клонирование клеток для получения плюрипотентных линий перспективным направлением. В их числе доктор Шухрат Миталипов, специалист в области репродуктивной биологии из Орегонского университета здоровья и науки (Oregon Health & Science University). Ему удалось создать индивидуальные линии эмбриональных стволовых клеток человека путем клонирования. Миталипов и его команда стремятся доказать, что капризный метод клонирования стоит затраченных на него усилий.

Ученые не исключают, что плюрипотентные клетки перепрограммируются не полностью и уступают клонированным по ряду показателей. Миталипов и его команда сейчас заняты сравнением клонированных и перепрограммированных клеток, и многие их коллеги с нетерпением ожидают результатов.

http://www.popmech.ru/article/14471-bank-indutsirovannyih-stvolovyih-kletok-buduschie-organyi/

Авторы "кислотных" стволовых клеток заподозрены в подделке результатов

Ученые обнаружили стволовые клетки меланомы

Найден метод регенерации печени

Как омолодить стволовые клетки мышц

Для новых стволовых клеток больше не нужны клетки животных или людей

Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток

Получить стволовые клетки из взрослых мышиных клеток удалось с помощью кислой среды

Новая эпигенетическая модификация помогает клеткам оставаться стволовыми

Стволовые клетки в костном мозге мужчин и женщин оказались разными

Создан искусственный костный мозг для культивирования стволовых клеток

Японские ученые разработали новый метод выращивания стволовых клеток

Стволовые клетки прощупывают окружающий ландшафт ресничками

Австралийские ученые вырастили почки из стволовых клеток

Испытывается препарат, стимулирующий дифференциацию стволовых клеток в кардиомиоциты

Иммунные клетки лечат мышцы

БАНК ИНДУЦИРОВАННЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК: БУДУЩИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ОРГАНЫ

Syndicate

Page Summary

Style Credit

Expand Cut Tags