В 2012 году Джон Гёрдон (John B. Gurdon) и Синья Яманака (Shinya Yamanaka) получили Нобелевскую премию по медицине за открытие того, что взрослые клетки можно перепрограммировать в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS). Полученные учёными клетки могли вести себя как эмбриональные стволовые. Следовательно, они обладали высоким регенеративным потенциалом, который можно использовать в медицинских целях.

Хоть и существует множество исследовательских групп, занятых изучением перепрограммирования клеток, нельзя сказать, что данный процесс ясен в полной мере, абсолютно эффективен и безопасен настолько, что может лечь в основу создания новой клеточной терапии. В настоящее время специалисты центра изучения проблем геномной регуляции в Барселоне сделали очень важный шаг на пути к понимаю клеточного перепрограммирования и его эффективности. Они выяснили, что ключевую роль в трансформации взрослых клеток в iPS играет сигнальный путь Wnt.

«Как правило, чтобы попытаться усилить или ослабить процесс клеточного перепрограммирования, используют транскрипционные факторы. Мы выяснили, что можем повысить эффективность данного процесса, ингибируя Wnt-путь» — уточняет Франческо Аулучино (Francesco Aulicino, соавтор проведённого исследования, входивший в группу специалистов, работавшую под руководством Марии Пии Космы [Maria Pia Cosma]).

Сигнальный путь Wnt представляет собой каскад происходящих в клетке биохимических превращений. У ящериц, к примеру, данные превращения позволяют восстановить утраченные в результате влияния каких-либо факторов конечности.

Хоть организм человека и млекопитающих утратил данный регенеративный потенциал, Wnt-путь вовлечён во множество процессов, протекающих в ходе эмбрионального развития и слияния клеток. Так же, как и при перепрограммировании.

Учёные проанализировали, что происходит с работой Wnt-пути в ходе всего процесса преобразования клеток в iPS.

Как правило, он длится две недели. Это весьма динамичный процесс, дающий осцилляции от рассматриваемого метаболического пути, который на протяжении всего времени не активен.

«Мы увидели, что существует две фазы и что в каждой из них Wnt выполняет различные функции. Мы показали, что, подавляя его в начале процесса и активируя в конце, можно повысить эффективность перепрограммирования и получить большее количество плюрипотентных клеток» — говорит Айлда Тека (Ilda Theka, соавтор исследования).

Чтобы контролировать протекание данного пути искусственно, авторы использовали специальный ингибитор — Iwp2. Учёные наблюдали, что принципиально важно то, в какой момент времени активируется Wnt-путь. Если это происходит слишком рано, заставляя клетки дифференцироваться, например, в нейроны или энтодермальные клетки, перепрограммирования не происходит.

«Это очень важное достижение в области клеточного перепрограммирования, так как до настоящего времени данный процесс был слишком неэффективен. Многие учёные работают над расширением представлений о механизмах, с помощью которых взрослые клетки становятся плюрипотентными, и о явлениях, которые блокируют данный процесс, позволяя перепрограммироваться лишь небольшому количеству клеток. Мы даём ответ на вопрос, почему так происходит» — говорит Айлда Тека.

Данные, полученные в результате проведения исследования, могут привести к созданию эффективных методов регенеративной медицины и проливают свет на определённые типы опухолей, при развитии которых Wnt-путь активен.

Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти на страницах журнала Stem Cell Reports.