«Перепрограммирование» зрелых клеток человека не позволяет получить индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полностью аналогичные эмбриональным стволовым (ЭСК).

В экспериментах американских биологов, сделавших такой вывод, использовались 15 видов клеток: 4 линии человеческих ЭСК, пять линий ИПСК и соответствующие им исходные клетки, а также дифференцированные клетки, полученные из ЭСК и ИПСК. Учёных интересовали особенности метилирования ДНК — модифицирования молекулы ДНК путём присоединения метильной группы без изменения самой нуклеотидной последовательности. Метилирование ДНК влияет на экспрессию генов и считается одним из важнейших эпигенетических механизмов.

Рис. 1. ИПСК, полученные из клеток кожи человека (иллюстрация William Collins и Christopher Schlieve).

«”Перепрограммирование” действительно позволяет имитировать характер метилирования ЭСК, — признаёт один из авторов работы Райан Листер (Ryan Lister), сотрудник Института биологических исследований им. Солка. — Но при внимательном рассмотрении результатов можно обнаружить довольно существенные расхождения».

Практически сразу было установлено, что линии ИПСК отличаются друг от друга.

«Если взять, к примеру, ИПСК, полученные на основе клеток жировой ткани, то в опытах мы быстро установим их происхождение, поскольку такие стволовые клетки хранят «воспоминания» о своём жировом прошлом», — поясняет Джозеф Эккер (Joseph Ecker), коллега г-на Листера.

Более того, при исследовании ИПСК были отмечены совершенно особые паттерны метилирования, нехарактерные для ЭСК и исходных зрелых клеток.

У всех ИПСК также были обнаружены рядом с теломерами и центромерами общие проблемные области, средний размер которых превышает миллион оснований. Здесь у ЭСК проявляется отличающее их метилирование вне CpG-динуклеотидов, а индуцированные плюрипотентные клетки скопировать эту особенность не могут.

«Дефекты такого типа сохраняются во всех линиях ИПСК, синтезированных разными исследовательскими группами по разным методикам, — утверждает третий участник экспериментов Маттиа Пелиццола (Mattia Pelizzola). — Результатом этого становится изменение профиля экспрессии генов».

Завершив первый этап работы, учёные попробовали превратить ИПСК и ЭСК в трофобласты — клетки, расположенные на поверхности зародышевого пузыря. Как оказалось, некоторые ошибки в метилировании с большой вероятностью переходят от ИПСК к дифференцированным клеткам.

Стоит напомнить, что аналогичные данные были получены в прошлом году при работе с клетками мышей.

Рассказывает Джозеф Эккер:

Полная версия отчёта опубликована в статье:

Ryan Lister, Mattia Pelizzola, Yasuyuki S. Kida, R. David Hawkins et. al. Hotspots of aberrant epigenomic reprogramming in human induced pluripotent stem cells. – Nature (2011) doi:10.1038/nature09798; Published online 02 February 2011.