Главное преимущество стволовых клеток состоит в том, что они являются своего рода уникальным ремонтным материалом — они могут преобразовываться в клетки любой ткани. Организм на протяжении жизни использует хранилища стволовых клеток для залечивания повреждений, которые накапливаются с возрастом.
Однако эти банки всегда молодых клеток не являются бесконечными. Поэтому учёные по всему миру учатся «перепрограммировать» клетки взрослого организма (уже ставшие, например, кожей) обратно в молодое состояние, чтобы затем использовать универсальные клетки для лечения той или иной болезни.
Такие клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs): индуцированными, потому что их фактически заставили снова стать стволовыми, а плюрипотентными, потому что они могут превратиться хоть в клетки костной ткани, хоть мышечной (или любой другой). iPSCs уже показали свою пригодность для клинического применения (причём именно на пожилых пациентах). Однако результаты нового исследования, проведённого специалистами из Орегонского университета наук о здоровье, показали: предстоит проделать ещё много работы, прежде чем начать широкое использование данной методики.
Чем старше становится пациент, тем больше вероятность того, что взрослые клетки, полученные из его организма, будут нести ряд генетических мутаций, которые, в свою очередь, могут повлиять и на работу клеток «перепрограммированных» обратно в молодые. Эти мутации встречаются в ДНК митохондрий – органелл, питающих клетки и имеющих свои собственные геномы. Каждая клетка может содержать сотни митохондрий.
Для того чтобы проверить, как именно генетические изменения в митохондриях могут влиять на плюрипотентные клетки, команда во главе с репродуктивным биологом Шукратом Миталиповым (Shoukhrat Mitalipov) собрала образцы кожи и крови у 72-летнего добровольца. Учёные секвенировали ДНК образцов, а затем трансформировали взрослые клетки в стволовые путём с помощью вирусов (вирусы не могут заразить клетки, но, меняя их ДНК, вызывают экспрессию нескольких генов, работающих на ранних стадиях эмбрионального развития).
Когда исследователи выделили и секвенировали ДНК из полученных стволовых клеток, они не обнаружили высокую частоту мутаций в митохондриях в целом. Однако, когда они изучили ДНК отдельных клеток, выбранных случайным образом, они обнаружили широкое разнообразие мутаций в митохондриях, незамеченное при общем взгляде.
После учёные анализировали образцы кожи и крови, взятые у 14 человек в возрасте от 24 до 72 лет. И чем старше был участник, тем больше мутаций в митохондриях у него обнаруживалось. Несколько мутаций затрагивали ген белка, который может повлиять на то, насколько хорошо плюрипотентные клетки будут функционировать при пересадке в тело пациента.
Сам Миталипов предполагает, что исследователи, которые собираются использовать плюрипотентные клетки для лечения, должны выделить как минимум десяток клеток, а затем использовать одну из них с самыми лучшими митохондриями для создания клеточной линии, которая и будет использована для терапии.
Также, по его словам, данные выводы поддерживают использование методики, известной как терапевтическое клонирование, при которой стволовые клетки создаются путём переноса ядра клетки больного человека в здоровую молодую клетку, лишённую собственного ядра, но имеющую здоровые митохондрии. Эта модифицированная клетка затем используется для генерации бластоцисты, или человеческого эмбриона, на ранней стадии развития, который содержит митохондрии здорового донора и ДНК ядра пациента. Однако эта технология слишком сложна и до сих пор является доступной лишь нескольким лабораториям в мире.
Также эти результаты стали аргументом в пользу использования эмбриональных стволовых клеток вместо плюрипотентных.
В дальнейшем команда Миталипова планирует провести ряд исследований, которые покажут, насколько значимы подобные митохондриальные мутации.
Научная статья о проблеме была опубликована изданием Cell Stem Cell.
Автор: Маргарита Паймакова