Ученый из Гарвардского университета разработал метод получения плюрипотентных стволовых клеток, позволяющий преодолевать ряд серьезных препятствий на пути к их использованию для лечения болезней человека.

Адъюнкт-профессор Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) Деррик Росси (Derrick Rossi) создал плюрипотентные стволовые клетки, которые могут превращаться практически в любой другой тип клеток организма, из не стволовых без использования внедряемых в геном клетки вирусов, как этот делается традиционными методами. Это означает, что метод Росси может оказаться существенно более безопасным с точки зрения их практического использования в терапии. Работа опубликована в журнале Cell Stem Cell.

«Росси нашел, как превратить клетку кожи в стволовую без генетических модификаций и как делать это эффективно», – комментирует новый метод содиректор Гарвардского института стволовых клеток (Harvard Stem Cell Institute) Даг Мелтон (Doug Melton).

Доктор философии
Деррик Росси (Derrick Rossi).
(Фото: idi.harvard.edu)

Инновация Росси, которая, правда, еще не испытана на людях, заключается в использовании вместо ДНК матричных РНК (мРНК), необходимых для получения четырех белков, с помощью которых ученые перепрограммируют клетку. Он основал компанию под названием ModeRNA для коммерциализации использования матричных РНК. Ученый считает, что этот подход может применяться и в генной терапии, которая также основывается на вирусах, используемых для доставки в клетку генетического материала.

Упрощение получения и использования созданных искусственным путем стволовых клеток является ключом к оказанию помощи пациентам и окончанию политического «болота», задерживающего их изучение. Федеральный апелляционный суд США разрешил продолжить финансирование исследований эмбриональных стволовых клеток, в то время как уголовное дело в отношении этого финансирования еще не закрыто.

Доктор медицины и философии
Шинья Яманака (Shinya Yamanaka).
(Фото: gladstone.ucsf.edu)

Четыре года назад японский ученый Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) доказал, что обычные клетки можно превратить в клетки, подобные эмбриональным стволовым, с помощью введения в них четырех определенных белков. Такие клетки были названы индуцированными плюрипотентными стволовыми (induced pluripotent stem – iPS). Теоретически это означало, что врачи могут взять клетки кожи больного человека и трансформировать их сначала в стволовые, а затем в специализированные клетки, необходимые для лечения – например, инсулин-продуцирующие островковые клетки для больного диабетом или нейроны для парализованного пациента. Использование iPS-клеток позволяет избежать необходимости использовать эмбрионы и, так как они получены из собственных клеток больного, предполагает меньший риск развития отторжения.

Но методом Яманаки в стволовую клетку может быть преобразована только одна из 1000–10000 клеток кожи. Кроме того, метод изменяет геном клетки таким образом, что она может превратиться в раковую.

Идея Росси заключалась в том, чтобы получить четыре белка Яманаки другим способом. Вместо использования ДНК, содержащей инструкции для синтеза белков, он решил использовать молекулы РНК, которые несут эти инструкции к месту их непосредственного синтеза.

Его первые эксперименты закончились полной неудачей. Попытки изменить «послания», которые несли РНК, вызывали выраженную иммунную реакцию, и большинство клеток саморазрушалось. Тогда Росси попытался химически изменить РНК и, в конце концов, нашел способ, как избежать распознавания этих изменений иммунной системой.

«Это явилось ключом к нашему успеху», – говорит ученый. «Мы можем закодировать в РНК любой нужный нам белок и ввести ее в клетку».

Новая клетка: микроскопическое изображение
показывает нейроны (зеленые), созданные из
плюрипотентных стволовых клеток с
модифицированной РНК.
(Фото: Phil Manos, Cell Press)

Использование РНК вместо изменения ДНК в сто раз более эффективно. Ученый считает, что эффект, возможно, объясняется тем, что разработанный им процесс более точно отражает естественный путь клеточной трансформации.

Используя РНК, Росси успешно дифференцировал стволовые клетки в клетки мышц, что может оказаться перспективным для генной терапии и других методов лечения. Его метод не меняет собственный геном клетки, хотя он признает, что пока еще не понимает, что происходит с контролирующей экспрессию ее генов эпигенетикой.

Росси считает, что его клетки, которые он назвал RiPS – «РНК-индуцированными плюрипотентными стволовыми» (от «RNA induced Pluripotent Stem»), ближе к эмбриональным стволовым клеткам, чем ставшие уже привычными iPS, так как они не изменены генетически.

Даг Мелтон заявляет, что в Гарвардском институте стволовых клеток, с которым сотрудничают несколько сотен исследователей всего Гарвардского университета и его клиник, стандартные стволовые iPS-клетки теперь будут получать методом Росси.

Работающий сейчас в Университете Калифорнии, Сан-Франциско (University of California, San Francisco) Яманака полагает, что подход Росси к получению стволовых клеток является перспективным, и он хотел бы попробовать повторить его результаты в своей лаборатории.

«Качество полученных этим методом индуцированных плюрипотентных стволовых клеток должно тщательно проверяться, так как их характеристики меняются в зависимости от методов индукции и от происхождения полученных в результате клеток», – говорит он. «Стандартный метод получения iPSc для клинического применения еще не утвержден. Я думаю, что метод Росси имеет в этом плане хорошую перспективу».

Аннотация к статье: Highly Efficient Reprogramming to Pluripotency and Directed Differentiation of Human Cells with Synthetic Modified mRNA