31.01 ?скусственные стволовые клетки получены с помощью кислотного стресса
Эмбрион мыши с зелёными клетками, получившимися из стресс-индуцированных стволовых клеток (фото Haruko Obokata / RIKEN).
Животные клетки обнаружили удивительное сходство с растительными: под действием стресса и те и другие могут обратиться в незрелое, зачаточное состояние с последующим превращением в любой иной тип клеток.
Минувший год был щедр на сенсации «из жизни стволовых клеток»: их получили прямо в живом организме, их научились делать почти со стопроцентной эффективностью, наконец, их снова клонировали. Новый год, не успев начаться, дарит новую сенсацию: группа учёных из Гарварда (США) и японского ?нститута физико-химических исследований RIKEN получила плюрипотентные стволовые клетки новым и неслыханно простым способом — просто искупав зрелые клетки в кислотной ванне!
Получить плюрипотентные стволовые клетки (то есть такие, которые могут дать начало любому другому типу клеток) можно двумя способами: или «выковырять» их из эмбриона, или создать их подобие из обычных специализированных клеток. Во втором случае получаются так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, и, чтобы создать их, достаточно изменить активность лишь четырёх генов во взрослых, специализированных клетках. После такого «обращения в детство» клетки можно запрограммировать на превращение во что угодно: в миоциты, в нейроны и т. д.
Так вот, революционность метода Харуко Обокаты (Haruko Obokata) и её коллег состоит в том, что для превращения клеток в стволовые не нужно никаких молекулярно-генетических манипуляций. Если коротко, вот что делали исследователи: они брали зрелые лейкоциты у новорождённых мышей, купали их в умеренно кислом растворе и помещали в обычную питательную среду, используемую для культивации клеток. Спустя неделю те из клеток, что выжили, стали плюрипотентными стволовыми.
?дея использовать стресс, чтобы обратить вспять развитие клеток, пришла из наблюдений за растениями. ?звестно, что отсутствие воды или перегрев заставляют зрелые растительные клетки переходить в незрелое, недифференцированное состояние, причём после такого превращения из клетки может получиться целое новое растение. Похожее попытались сделать и с животными клетками: их сжимали, грели, заставляли голодать. При этом, понятно, каждый вид стресса, будь он механический, температурный или ещё какой, действовал на клетки непродолжительное время, чтобы они не успели погибнуть.
В некоторых клетках стресс оставлял характерные биохимические следы, говорившие о том, что они начали обращаться в незрелое, неспециализированное состояние. Самым эффективным способом, как было сказано, оказалось погружение клеток на 25 минут в слабокислый раствор. Через неделю после кислотной ванны в живых оставались 20% клеток, и 30% из них становились стволовыми плюрипотентными.
?, что самое важное, эти стволовые клетки, будучи помещёнными в подходящие условия, создавали эмбриональные ткани и органы.
Это удалось увидеть с помощью трансгенной мыши с геном зелёного флюоресцентного белка: у неё забирали клетки крови, превращали их в STAP-клетки, а потом эти STAP’ы вводили в развивающийся эмбрион в обычной мыши. В итоге у эмбриона в зелёный окрасились все органы, то есть клетки были в состоянии дать начало любому из них, что подтверждало их плюрипотентность.
Такие клетки назвали STAP-клетками (stimulus-triggered acquisition of pluripotency — плюрипотентность, приобретённая благодаря стимулу). Хотя они и были похожи на настоящие эмбриональные клетки, всё же между теми и другими имелось важное различие: изначально STAP-клетки размножались не очень хорошо и через две недели погибали. То есть нужны были дополнительные условия, чтобы они приобрели классическое стволовое бессмертие.
В большинстве экспериментов применялись лейкоциты, однако такую же процедуру (и с тем же результатом) можно выполнить и с клетками мозга, кожи, мышц и т. д. Клетки можно брать не только от новорождённого организма, но и от вполне взрослого, хотя эффективность кислотного превращения будет падать с возрастом особи, у которой изымались клетки. Результаты экспериментов исследователи опубликовали в двух статьях в журнале Nature (1 и 2).
Самое удивительное тут то, что такую, казалось бы, сложную и тонкую процедуру можно провернуть столь «кухонным» методом, без переключений каких-либо генов. То есть гены тут переключаются, но клетка это делает сама, а исследователь лишь ставит её в нужные — стрессовые — условия.
Нобелевский лауреат Синъя Яманака, один из авторов четырёхгенного метода получения индуцированных стволовых клеток, уже приветствовал «кислотную ванну» как выдающийся научный результат — правда, заметив, что этот метод надо бы ещё испытать на человеческих клетках: вдруг в этом случае его эффективность будет ниже?
О перспективах, открывающихся для регенеративной медицины и вообще для всех отраслей, связанных со стволовыми клетками, рассказывать нет нужды. Стоит, однако, указать на некоторые выводы, которые из этих результатов могут сделать те, кто занимается проблемой злокачественных заболеваний. ?звестно, что между опухолевыми клетками и стволовыми много общего и что стволовые клетки могут превращаться в злокачественные. Возможно, знание того, как стресс обращает вспять развитие клеток, поможет больше узнать о процессах онкогенеза. Ведь наши клетки испытывают бездну стрессов на протяжении всей жизни, что даёт им множество шансов приобрести младенческую способность к бесконечному делению.
Подготовлено по материалам RIKEN. ?зображение на заставке принадлежит Shutterstock.
