Дослідження стовбурових клітин Сама клітина - це життя; Гени - FAZ
Минає багато часу, перш ніж ви станете молодими, як кажуть Пабло Пікассо про свою нестримну творчість. У 90 років, коли його мистецтво вже давно зробило його безсмертним. А Барселона, де для Пікассо «все почалося», зараз стає форумом для молоді, навіть безсмертя, хоча і зовсім по-іншому: наступного тижня вчені з усього світу вирушать у портове місто на Середземному морі на щорічну зустріч Міжнародного товариства з дослідження стовбурових клітин . Там, де Пікассо, як він пізніше сказав, розумів, куди він може потрапити, молоді дослідники тепер можуть відчути щось подібне.
Не лише тому, що 2009 рік може стати доленосним для всієї галузі досліджень, ця конференція пропонує достатньо приводу для дискусій, наприклад, про медичний туризм. Зрештою, у січні FDA затвердила перше клінічне дослідження терапії на основі ембріональних стовбурових клітин. Тести на пошкодження спинного мозку ще не показали, чи може препарат GRNOPC1 насправді виконати обіцянки, зроблені Героном. Перш за все, безпека також на першому плані.
Такий підхід може просто виявитися утопічним, і Барселона поки що нічого не змінить. Тим не менше, медичне майбутнє тут можна було вирішити. Якщо перепрограмування клітин тіла має призвести до терапії інфаркту Паркінсона чи інфаркту міокарда, так звані індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSe) виявляться святим граалем медицини без етичних недоліків, то Круглий стіл відбудеться тут, в Міжнародному Центрі Конвенцій. Їхня місія: привести диференційовані клітини тіла у своєрідний початковий стан, щоб виростити з них бажану тканину, або простіше кажучи: безсмертя. І хоча рицарська група зараз досить велика, і тем не бракує - нещодавно опубліковані результати дослідження від Мюнстера повинні забезпечити всілякі теми для обговорення.
Яманака та наслідки
Якби ці лицарі клітинної культури могли в даний час призначити короля з їх числа, його ім’я було б - одноголосно обрано - Шинья Яманака. Японський вчений виявив потужний iPSe після багаторічного майстрування у своїй лабораторії в Університеті Кіото. З цією метою він контрабандно ввозив чотири специфічні фактори омолодження в клітини шкіри за допомогою вірусів, що стало майже невичерпним джерелом клітин, здатних до розмноження та змін. Нарешті з колишніх фібробластів можна було отримати функціональні нейрони та м’язові клітини - і це відкриває сподіваний шлях до відповідної заміни тканин без реакцій відторгнення та без споживання ембріонів, що особливо критикують церква та політика в Німеччині.
Те, що Яманака та його колегам вперше вдалося зробити з мишами в 2006 році, незабаром може повторитися з людською тканиною. Кількість введених факторів також може бути зведено до одного з 4 жовтня, і зараз знайдено альтернативи навіть для ретровірусів - проблематично, оскільки вони вкладаються в геном клітин: деякі команди використовують замість цього нешкідливі аденовіруси як генні човники, тоді як інші дослідники подбали про це методично елегантним способом забезпечити, щоб генетична інформація швидко зникала знову після завершення місії, але іншим вдалося цього року трансформувати клітини без генетичних маніпуляцій безпосередньо з відповідними білками.
Який метод в кінцевому рахунку найкращий, залишається з’ясувати, а також чи справді еквівалентні iPSes: "Хоча ми відносно добре розуміємо ембріональні стовбурові клітини, тепер нам доводиться детально порівнювати iPS та їх можливості", - пояснює Конрад Хохедлінгер. Поле швидко розвивається: конкурентно, але для конкуруючих робочих груп є достатньо відкритих питань та ніш, щоб зосередити увагу, наприклад, на біологічних механізмах або терапевтичних додатках. Хочедлінгер проводить дослідження в Гарвардському інституті стовбурових клітин і намагається, серед іншого, зі своїми колегами використовувати механізми поділу клітин для підвищення ефективності виробництва iPS.
Терапія клітинних культур
Майже щотижня торгові журнали, такі як Nature, Cell, Stem Cells та їх спеціальні видання можуть повідомляти про подальший прогрес, а сам Яманака тепер дає короткий огляд того, що відбувається в Природі. Він переконаний, що не існує клітинної еліти, з якої може вийти iPSe, але що більшість клітин, якщо не всі, мають потенціал для цього. Однак його "стохастична модель" вимагає належних умов, щоб процеси молекулярного ремоделювання в клітинах для перепрограмування могли проходити "повністю і рівномірно".
У Барселоні Яманака розповість про стовбурові клітини як модельні системи. Оскільки, незважаючи на всі перепони, які все ще потрібно подолати для клінічного застосування через низький урожай та нерегулярну активність генів, вони, як iPSe, є популярними мініатюрами для дослідження захворювань. Наприклад, кілька тижнів тому команді під керівництвом Хуана Карлоса Ізпісуа-Бельмонте, директора Центру регенеративної медицини в Барселоні, вдалося вилікувати спадкове захворювання в культурі клітин: анемію Фанконі можна було виправити в клітинах iPS пацієнтів, щоб згодом з’явилися клітини крові без генетичного дефекту. Експеримент лише підтверджує ідею, як підкреслює Бельмонте, але він пояснює, яким може стати шматок шкіри.
Але, можливо, не лише шкіру в майбутньому пацієнтам доведеться залишати позаду. Ще одне джерело може виявитися більш потужним - тканина яєчка. Очевидно, тут приховані спеціальні клітини, які майже самі по собі можуть досягти плюрипотентної стадії. Це залежить лише від правильної поживної рідини та мікроклімату, ані віруси для перенесення генів, ані білкове лікування з відомими факторами омолодження. Яєчко, фонтан молодості - це те, що вже давно просувають кілька дослідницьких груп, включаючи робочу групу під керівництвом Герда Хасенфус з Університету Геттінгена.
gPS: стовбурові клітини із клітин зародкової лінії
У співпраці з колегами в Аахені та Бонні Ганс Шелер та його колеги з Інституту Макса Планка в Мюнстері тепер визначили, які з клітин роблять це можливим і як їх ізолюють. У поточному випуску клітинних стовбурових клітин дослідники ретельно повідомляють про свої експерименти з клітинами яєчок дорослих мишей. Їм вдалося перетворити уніпотентні стовбурові клітини зародкової лінії (GSC), які в іншому випадку служать лише для виробництва сперми, у справжні універсали: "похідні від зародкової лінії плюрипотентні стовбурові клітини", або коротше gPS.
Трансформація рідкісних типів - з 10000 клітин тканини яєчка є лише два-три GSC - вимагає терпіння: протягом двох-чотирьох тижнів gPS розвивався за бажанням. І вони займають напрочуд великий простір: у лунках для культури слід розмістити не більше 8000 клітин, заявили Шелер та його колеги. Ця щільність у 5-20 разів нижча, ніж у звичайних культур розмноження. Класичні тести функцій підтверджують їх плюрипотентні здібності, тоді як попередні дослідження з клітинами яєчок визначають лише обмежену "мультипотентність".
Перепрограмування без додавання генів
"Нам було важливо точно визначити походження клітин як" похідних зародкових ліній "та їх здатність змінюватися", - говорить Шелер про складну процедуру, яка використовується для надання доказів. Оскільки майже рік тому його попередні результати призвели до суперечки між німецькими дослідниками стовбурових клітин, які відчували напад з боку деяких заяв. Але з огляду на "ретельно опрацьовані деталі", які зараз опубліковані, Герд Хазенфус бачить свою роботу в принципі підтвердженою: "У яєчках є клітини, які досягають плюрипотентності шляхом культивування без необхідності додавати гени".
Чи можуть статеві клітини, що використовуються в Геттінгені, також бути спеціальною субпопуляцією або стовбуровими клітинами, які мігрували в тканину яєчка? Hasenfuß не хоче повністю виключати це - незважаючи на вибрані функції. У свою чергу Шелер підозрює останнє, оскільки генетичний склад цього типу клітин має інший біохімічний характер, тоді як gPS явно мають чоловіче походження.
Грааль ще не знайдений, і, за словами Шиньї Яманаки, можна сказати: технологія iPS все ще перебуває в зародковому стані. Тим не менше, їх потенціал величезний.
ВИХІД: Ембріональні стовбурові клітини, часто скорочені до ESC, вважаються "безсмертними". Вони здатні до розмноження і можуть трансформуватися та диференціюватися в будь-який тип клітин в організмі.
iPS: У 2006 році вперше вдалося перетворити диференційовані клітини шкіри в індуковані плюрипотентні стовбурові клітини. Вони багато в чому схожі на ESC, на скільки? Це питання досі відкрите.
piPS: Замість того, щоб омолоджувати клітини шкіри за допомогою вірусів як генні човники, може також вистачити білкового коктейлю - «індукований білком» PS.
GPS: «Плюрипотентні стовбурові клітини, отримані із зародкової лінії», тепер розширюють спектр плюрипотентних клітин. Вони майже повністю розвиваються із зародкових стовбурових клітин, які надходять з яєчок.