Исследователи обнаружили удивительно эффективный способ «повторно программировать» старые клетки мыши в подобное эмбриону государство, которое в состоянии стать любым из типов клетки органа. Их рецепт: Позвольте преобразованию произойти у живущего животного вместо чашки Петри. Открытие могло помочь ученым лучше понять, как, повторно программируя работы и оно может однажды помочь породить ткани замены или органы в лаборатории — или в пациентах.
В блюдах культуры, увеличивая выражение всего четырех генов может превратить кожу и другие клетки в так называемые клетки наведенной плюрипотентной основы (iPS). Плюрипотентные клетки могут стать любым из типов клетки, обычно находимых в органе — несмотря на то, что существуют определенные специальные типы ткани, такие как плацента, которую они не могут сформировать. (Исходные клетки, извлеченные из эмбрионов, названных клетками эмбриональной основы [ES], также плюрипотентны.)
Много ученых предположили, однако, что сотовая окружающая среда в живых тканях вмешается в перепрограммный процесс, особенно потому что естественное развитие обычно является односторонней улицей от исходных клеток до дифференцируемых и старых клеток ткани. “Предположение – то, что все в нашем органе способствует дифференцированию”, говорит Мануэль Серрано испанского Национального Центра Исследований рака в Мадриде.
Серрано и его коллеги доказали то предположение неправильно. Они развили трансгенных мышей, у которых определенный препарат может включить четыре перепрограммных фактора в камерах всех животных. Первые попытки вызвать перепрограммирование убили животных в течение дней как их подведенный кишечник, говорит Серрано. Более низкая доза препарата не была немедленно летальна, ученые сообщают сегодня по своей природе, но животные заболели опухолями, являющимися результатом плюрипотентных клеток, названных тератомами. Тератомы были необычны, как бы то ни было. Они также включали плацентарные клетки, которые не могут произвести стандартный IPS и клетки ES. Две мыши также заболели кистами в животе, напомнившем очень ранние эмбрионы с мешочком желтка и первыми признаками развития клетки крови.
Это предполагает, что клетки пошли вне плюрипотентности и взяли некоторые характеристики тотипотентных клеток, которые еще более развития примитивны и могут произвести не только эмбриональные ткани, но также и ткани поддержки, такие как плацента. (Оплодотворенная яйцеклетка является классическим примером тотипотентной клетки.) Повторно программирующий в живых тканях не только возможно, «это еще лучше”, чем в блюде культуры, говорит Серрано.
«Бумага действительно является довольно поразительной и провокационной (если немного жуткий)», пишет Джордж Дэйли, исследователь исходной клетки в Бостоне Детская Медицинская школа Больницы и Гарварда в Бостоне, в электронном письме. И он и Серрано говорят, что все еще неясно, почему перепрограммирование в органе мыши пододвигает клетки обратно далее к примитивному государству. Понимание, которое могло помочь исследователям лучше понять то, что происходит как клетки, повторно запрограммировано и может также дать новые представления о молекулярных сигналах, управляющих различием между плюрипотентностью и тотипотентностью.
Несмотря на то, что рост опухолей у мышей был неконтролируем, Серрано говорит, что он и его коллеги хотят проверить, могла ли бы более ограниченная версия в естественных условиях перепрограммирования позволить поврежденные ткани, такие как сердце, для регенерации. Они также хотят видеть, могут ли они использовать разновидность метода, чтобы повторно программировать клетки человека, помещенные в мыши. Человеческий ES и клетки IPS, кажется, в немного более дифференцируемом государстве, чем их коллеги мыши, делающем более трудным вырастить определенные типы клеток от них. Перепрограммирование в естественных условиях могло бы позволить ученым изолировать более примитивный — и более гибкий — человеческие плюрипотентные клетки, говорит Серрано.
Дэйли отмечает, что, когда амфибии восстанавливают конечности, они формируют группу примитивных недифференцируемых клеток, названных бластемой. Возможно, версия в естественных условиях перепрограммирования могла позволить млекопитающим восстанавливать ткани, которые они обычно не могут повторно выращивать, такие как конечности или сердце, он говорит: “Я думаю, что это – конечно, интересная возможность”.