Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) и их характеристика

Путем переноса ядра в энуклеированный ооцит дифференцированные стволовые клетки взрослых могут быть перепрограммированы в плюрипотентные. Из ооцитов, имплантированных суррогатной матери, возможно образование клонированных эмбрионов, развивающихся в полноценных животных.

Эта процедура, известная как репродуктивное клонирование, была осуществлена в 1997 г. (клонирование овечки Долли). На метод переноса ядра в ооцит возлагаются большие надежды в области использования терапевтического клонирования для лечения заболеваний человека.

Ядро фибробласта из кожи пациента помещают в энуклеированный ооцит человека для получения ЭСК, сохраняемых в культуре и индуцируемых к дифференцировке в различные типы клеток. Эти клетки можно трансплантировать пациенту для замещения поврежденных органов.

Помимо этического аспекта данных методов возникает проблема частой неэффективности терапевтического и репродуктивного клонирования. Основной причиной неудач считают недостаточность метилирования гистонов в перепрограммированных ЭСК, что приводит к неправильной экспрессии генов.

До недавнего времени не были ясны механизмы поддержания плюрипотентности ЭСК. Исследования выявили, что плюрипотентность ЭСК мышей зависит от экспрессии четырех факторов транскрипции (Oct3/4, Sox2, c-myc и Kfl4), а белок гомеобокса Nanog (названный по аналогии с Tir na n’Og — землей бессмертных в кельтской мифологии) предотвращает дифференцировку.

Фибробласты взрослого человека и новорожденного можно перепрограммировать в плюрипотентные клетки путем трансдукции четырех генов, кодирующих факторы транскрипции (Oct3/4, Sox2, с-тус и Kfl4 — в одной лаборатории, Oct3/4, Sox2, Nanog и Lin28 — в другой).

Из перепрограммированных клеток, известных как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), возможно образование клеток эндодермального, мезодермального и эктодермального происхождения. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) также использовали при выведении мышей для модели серповидно-клеточной анемии, доказав, что ИПСК функционируют in vivo даже после генетических манипуляций и трансплантации.

Совсем недавно индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) были получены трансформацией гепатоцитов, клеток желудка и окончательно дифференцированных зрелых В-лимфоцитов мыши с помощью генов тех же факторов транскрипции. Таким образом, ИПСК могут стать источником клеток для пациент-специфической терапии стволовыми клетками без переноса ядра в ооцит. Для успешного использования ИПСК (они были названы ЭСК без эмбриона) в регенеративной медицине необходимо провести много исследований, включая развитие новых методов доставки генов и замещения онкогенов c-MYC и Кfl4.
В любом случае в ближайшем будущем можно ожидать новых достижений в изучении ЭСК, ИПСК и клеточного перепрограммирования.

Применение стволовых клеток
Этапы лечения стволовыми клетками с использованием ЭСК или ИПСК.
Слева: терапевтическое клонирование с использованием ЭСК. Диплоидное ядро клетки взрослого пациента вводят в энуклеированный ооцит.
Ооцит активируется, путем деления зиготы образуется бластоциста, содержащая донорскую ДНК. Затем из бластоцисты выделяют ЭСК.
Справа: терапия стволовыми клетками с использованием ИПСК. Клетки пациента помещают в культуру и преобразуют с помощью генов факторов транскрипции в ИПСК.
ЭСК и ИПСК способны к дифференцировке в различные типы клеток.
Целью терапии стволовыми клетками является замещение поврежденных органов пациента или коррекция генетического дефекта с использованием клеток самого пациента во избежание иммунологического отторжения.
Стволовые клетки и их дифференцировка
Ниши стволовых клеток в различных тканях.
(А) Стволовые клетки кожи находятся в выпуклой части волосяных фолликулов, в сальных железах и нижнем слое эпидермиса.
(Б) Стволовые клетки тонкой кишки расположены вблизи основания крипты, над клетками Панета (также могут быть расположены в нижней части крипты.
Стволовые клетки и их дифференцировка
Ниши стволовых клеток в различных тканях.
(В) Стволовые клетки печени (клетки-предшественники), известные как овальные клетки,
расположены в каналах Геринга (красная стрелка) — структурах, соединяющих желчные протоки (черная стрелка) с гепатоцитами паренхимы (желчный проток и каналы Геринга окрашены на цитокератин-7).
(Г) Стволовые клетки роговицы расположены в области лимба, между конъюнктивой и роговицей

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Где присутствуют стволовые клетки у взрослых?"

Оглавление темы "Патофизиология":
  1. Клетки участвующие в хроническом воспалении - макрофаги и другие клетки
  2. Причины и механизмы гранулематозного воспаления. Что такое гранулема?
  3. Влияние воспаления на организм в целом (системные симптомы воспаления)
  4. Варианты воспалительной реакции и ее последствия
  5. Пути заживления и обновления тканей - репарация, регенерация
  6. Регуляция деления и пролиферации клеток в тканях
  7. Виды стволовых клеток и их характеристика
  8. Эмбриональные стволовые клетки и их характеристика
  9. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) и их характеристика
  10. Где присутствуют стволовые клетки у взрослых?

Рекомендуемое нашими посетителями:

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: