Исследователи из Еврейского Университета Иерусалима (Hebrew University of Jerusalem — HU) нашли способ превратить клетки кожи в три основных типа стволовых клеток, которые содержат в себе эмбрионы ранней стадии. Работа (в клетках мыши) имеет значительные последствия для моделирования эмбриональных заболеваний и плацентарных дисфункций, а также прокладывает путь к созданию целых эмбрионов из клеток кожи.
Д-р Йосси Буганим из отдела биологии развития и онкологических исследований Университета Иерусалима и его команда обнаружили набор генов, способных трансформировать клетки кожи мышей во все три типа клеток, которые составляют ранний эмбрион: сам эмбрион, плаценту и экстраэмбриональные ткани, такие как пуповина. В будущем, возможно, удастся создать целые человеческие эмбрионы из клеток кожи человека, без необходимости в сперме или яйцеклетках. Это открытие также имеет огромное значение для моделирования эмбриональных дефектов и проливает свет на плацентарные дисфункции, а также для решения некоторых проблем бесплодия путем создания человеческих эмбрионов в чашке Петри.
Еще в 2006 году японские исследователи обнаружили способность клеток кожи «перепрограммироваться» в ранние эмбриональные клетки, которые могут генерировать целый плод, экспрессируя четыре центральных эмбриональных гена. Эти перепрограммированные клетки кожи, называемые «индуцированными Плютипотентными стволовыми клетками» (iPSCs), похожи на клетки, которые развиваются в первые дни после оплодотворения и по существу идентичны своим естественным аналогам. Эти клетки могут развиваться во все типы фетальных клеток, но не во внематочные ткани, такие как плацента.
Теперь, в Университете Иерусалима исследовательская группа, возглавляемая доктором Йоси Буганим, доктором Орен Рам из Института Биологических Наук и профессором Каплан Томми из Школы Компьютерных Наук и инженерии, а также докторантов Хани Бенчентрит и Мухаммед Джабер, нашла новую комбинацию из пяти генов, которые, если вставить в клетки кожи, перепрограммируют клетки в каждой из трех ранних эмбриональных типов клеток (iPS-клеток), которые создают плод, плацентарные стволовые клетки, а также стволовые клетки, которые развиваются в другие экстра-эмбриональные ткани, например, пуповину. Эти преобразования занимают около месяца.
Команда Университета Иерусалима использовала новую технологию для изучения молекулярных сил, которые управляют судьбой клеток для перепрограммирования клеток кожи и естественного процесса эмбрионального развития. Например, исследователи обнаружили, что ген «Eomes» подталкивает клетку к идентичности плацентарных стволовых клеток и плацентарному развитию, в то время как ген «Esrrb» управляет развитием стволовых клеток плода посредством временного приобретения идентичности экстра-эмбрионных стволовых клеток.
Чтобы раскрыть молекулярные механизмы, которые активируются во время формирования этих различных типов клеток, исследователи проанализировали изменения в структуре и функции генома внутри клеток, когда пять генов вводятся в клетку. Они обнаружили, что на первом этапе клетки кожи теряют свою клеточную идентичность, а затем медленно приобретают новую идентичность одного из трех ранних эмбриональных типов клеток, и что этот процесс управляется уровнями двух из пяти генов.
В последнее время предпринимаются попытки создать целый эмбрион мыши без использования сперматозоидов или яйцеклеток. В этих попытках использовались три ранних типа клеток, выделенных непосредственно из живого развивающегося эмбриона. Тем не менее, исследование Университета Иерусалима является первой попыткой создать все три основные линии клеток сразу из клеток кожи. Кроме того, эти данные означают, что, возможно, нет необходимости «жертвовать» живым эмбрионом для создания эмбриона в пробирке.
Источник: The Hebrew University of Jerusalem