Стволовые клетки

Гематопоэтические стволовые клетки обычно делятся во взрослом организме несколько раз. До сих пор не очень ясно, чем определяется число этих делений в течение жизни. Ученые проанализировали процесс самообновления стволовых клеток и выяснили, что выделенные стволовые клетки младенца до трёх недель жизни демонстрируют огромное преимущество перед клетками, выделенными из организма взрослого человека. После трёх недель зародышевые стволовые клетки теряют свою способность хорошо делиться и порождать новые клетки, которые впоследствии дифференцируются в клетки ткани. Кроме того, ученые создали временную шкалу поведения стволовых клеток с возрастом. Это послужит основой для дальнейших исследований, в которых необходимо установить первопричину ограничения числа делений стволовых клеток, происходящую с возрастом. Ценность этих результатов неоспорима для клинической терапии — клетки новорождённых младенцев до трех недель наиболее приспособлены для пересадки во взрослый организм.

Область исследований лаборатории Джефри Гимбла — выделение и характеристика зрелых стволовых клеток из жировой ткани и костного мозга, применение зрелых стволовых клеток для решения проблем регенеративной медицины. Стволовые клетки, полученные из жировой ткани (СКЖТ), сравнительно легко выделяются. Однако, есть большое количество данных, описывающих трофические эффекты СКЖТ, непосредственно связаны с секретомом СКЖТ и растворимыми факторами, найденными в нём. В секретоме СКЖТ можно идентифицировать фактор роста гепатоцитов, гранулоцитарный и макрофагальный колониестимулирующий факторы, интерлейкины 6, 7, 8, 11, фактор некроза опухоли-альфа, эндотелиальный сосудистый фактор роста, нейротрофические факторы, адипокины и многое другое. Ученые группы Джефри Гимбла проанализировали имеющиеся данные о секретоме СЖКТ и его воздействии на иммунную и центральную нервную системы, сосудообразование и сердечную регенерацию.

Научной группой Рудольфа Джениша в 2007 году был проведен эксперимент, схожий с опытом Яманака: на основе фибробластов были получены iPS с помощью ретровирусного введения Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc. Было доказано, что профиль экспрессии, метилирования и состояние хроматина iPS аналогичны таковым у эмбриональных стволовых клеток. На основе iPS впервые были получены жизнеспособные химеры. В эксперименте были использованы мыши, чьи гены, кодирующие глобины, были заменены на человеческие гены, несущие мутации. У таких мышей развивалась серповидно-клеточная анемия. На основе полученных из больных мышей фибробластов были сделаны iPS, в которые добавляли «здоровые гены». Затем iPS вводили обратно больным мышам, после чего их состояние улучшалось за счет формирования миелоидных клеток из iPS. iPS могут найти применение в области лечения нейродегенеративных заболеваний, что подтверждается экспериментами по лечению болезни Паркинскона на мышиной модели заболевания. iPS, полученные на основе фибробластов с помощью введения Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc, вводили в мозг эмбриона мыши. iPS мигрировали в различные участки мозга и дифференцировались в разные типы клеток: глиальные клетки, нейроны, включая глутаматэргические, GABA-эргические и катехоламинэргические. Морфологический анализ и электрофизиологические исследования подтвердили, что привитые клетки полностью интегрировались в мозг. Удалось добиться улучшения состояния мыши с болезнь Паркинсона, которой были трансплантированы iPS, дифференцированные в допаминэргические нейроны. Об экспериментах на людях еще говорить рано, однако, перспективы использования iPS многообещающи: из фибробластов больных идиопатической формой болезни Паркинсона были получены допаминэргические нейроны. В 2008 году была разработана более эффективная и безопасная с точки зрения развития опухолей система получения iPS. Было предложено инфицировать фибробласты лентивирусами, несущими dox-индуцируемые факторы перепрограммирования. Эффективность такой системы оказалась в 25–50 раз выше, чем у ранее предложенной методики. На примере мышиной модели серповидно-клеточной анемии была впервые продемонстрирована возможность лечения генетических дефектов c помощью iPS. В будущем, возможно, удастся обойтись без доставки генов в соматические клетки для перепрограммирования. В частности, в результате скрининга различных химических соединений, было найдено вещество, аналогичное по воздействию Klf4.