Žingsnis link medicinos revoliucijos: žmogaus odos ląstelės perprogramuotos į kamienines ląsteles

Pati pirmoji šį atradimą padarė Kioto universiteto (Kyoto University) mokslininkų grupė, vadovaujama Shinya Yamanaka. Tuo po jų analogiškus rezultatus paskelbė ir Wiskonsino-Medisono universiteto (University of Wisconsin-Madison) mokslininkai, vadovaujami James Thompson.

Pirmieji bandymai dirbtiniu būdu gauti kamienines ląsteles pradėti dar prieš metus. Šios srities pradininku reikia laikyti japonus su Yamanaka priešakyje. Būtent jis pirmasis užsiminė apie tokią galimybę žurnale Cell išspausdintame straipsnyje. Tuomet jiems pavyko surasti keturis genus, kuriuos įterpus į pelės uodegos ląsteles, gavosi ląstelės, turinčios kamieninių ląstelių savybes.

Priminsime, jog kamieninės ląstelės yra pagrindinė organizmo „statybinė“ medžiaga. Vystantis embrionui iš kamieninių ląstelių formuojasi visi audiniai ir organai. Kas konkrečiai išaugs iš kamieninių ląstelių priklauso nuo informacijos, paduodamos į jas. Taigi, panaudojant tokias ląsteles galima atkurti praktiškai visus žmogaus organus ir audinius – todėl medikai tikisi, jog šios technologijos įvaldymas būtų tikra medicinos revoliucija. Tačiau viena iš daugelio problemų, susijusių su kamieninėmis ląstelėmis, yra jų gavimas. Tam reikia embriono, kuris po kamieninių ląstelių paėmimo pasmerktas mirti. Tai sukelia aibes įvairiausių diskusijų – kiek tokie eksperimentai yra humaniški ir etiškai gailimi. Plačiau apie tai galite pasiskaityti išsamiame straipsnyje apie kamienines ląsteles.

Jei apie tradicines embrionines kamienines ląsteles kaip ir viskas aišku, tai jų gavimas iš suformuotų audinių ląstelių reikalauja išsamesnio paaiškinimo. Esmė tame, jog visose to paties organizmo ląstelėse DNR grandinė yra tokia pati (išskyrus lytines ląsteles). Tad kodėl ląstelės suformuoja skirtingus audinius – odą, širdį, kepenis ir t.t.? Pasirodo, tai lemia kurie iš DNR grandinės genai yra įjungti, o kurie išjungti. Kitaip sakant, nors genotipas visame organizme vienodas, tačiau skirtinguose organuose skiriasi jo „darbinis režimas“. Tad mokslininkams kilo idėja panaudojant genų ekspresiją ląsteles tiesiog „perprogramuoti“ įjungiant kitus genus ir tokiu būtu pakeičiant ląstelės savybes ir paskirtį.

Naujosios perprogramuotos ląstelės pavadintos induced pluripotent stem cells — iPS cells. Jos kaip ir embrioninės kamieninės ląstelės įgijo savybę diferencijuoti – t.y. virsti į bet kurią iš 250 skirtingų žmogaus ląstelių (pvz. nervine, imunine arba kraujotakos sistema).

O svarbiausia, jog tokių ląstelių gavimui nereikalingi embrionai, kurių naudojimas daugelyje valstybių yra draudžiamas. Kitas labai svarbus aspektas tas, jog perprogramuotos ląstelės nebus atmetamos paties organizmo – tokiu būdu tampa nebūtinas ląstelių klonavimas.

Toks rezultatas pasiektas panaudojus retrovirusą, kuris įkėlė keturis naujus genus į ląstelės DNR.

Yamanaka ir jo kolegos panaudojo anksčiau surastus baltymus, dalyvaujančius DNR sintezėje - Oct3/4, Sox2, c-Mus и Klf4. Juos įterpė į veido odos ir jungiamųjų audinių ląsteles. Rezultate mokslininkams pavyko gauti vidutiniškai vieną pluripotentinę ląstelę iš 5000 pradinės kolonijos. Darbo rezultatai žurnale Cell pasirodys lapkričio 30 dieną.

Thompsono laboratorija naudojo kiek kitokius DNR sintezėje dalyvaujančius baltymus - Oct4, Sox2, NANOG и Lin28. Jų rezultatas šiek tiek prastesnis – 1 ląstelė iš 10 000 pradinės kolonijos. Tyrimai publikuoti Science žurnale.

Abi technologijos turi vieną bendrą trūkumą – gautos ląstelės kartais mutuoja. Taigi, sekantis tyrimų žingsnis bus kitų genų įterpimo metodų paieška.

Reikia pažymėti, jog japonų mokslininkams pavyko gauti širdies raumens ląstelių sankaupą, kuri jau po 12 diferenciacijos dienų imitavo širdies susitraukinėjimą. Visgi iki tol, kol mokslininkai išmoks užauginti pilnaverčius organus ir audinius dar praeis ne mažiau kaip keleri metai.

Plačiau: Simple Recipe Turns Human Skin Cells Into Embryonic Stem Cell-like Cells