Китайские ученые получили живых мышей, перепрограммировав клетки взрослого организма в стволовые. Затем они ввели возрожденные клетки в эмбрион другого цвета и доказали, что их клетки вытесняют из него все остальные.
Основное свойство стволовых клеток – плюрипотентность, то есть способность дифференцироваться в клетки разных тканей. Таким свойством обладают эмбриональные стволовые клетки, а стволовые клетки взрослого организма дифференцируются только в клетки своей ткани.
Но плюрипотентность клеткам можно вернуть искусственно – над решением этой задачи работают коллективы ученых во всем мире. Каждый шаг в этом направлении важен, так как приближает возможность использовать клетки взрослого организма вместо эмбриональных в медицинских целях.
Команда китайских специалистов сделала очередной шаг – они получили плюрипотентные клетки из фибробластов и продемонстрировали их возможности, вырастив живых мышей с геномом исходных донорских клеток. До сих пор такое удавалось только с эмбриональными стволовыми клетками.
Клетки из кожи стали стволовыми «в пробирке»
Фибробласт – это клетка соединительных тканей организма. Ци Чжоу (Qi Zhou), Сяо-ян Чжао (Xiao-yang Zhao) и их коллеги из Государственной лаборатории репродуктивной биологии Института зоологии Китайской академии наук (State Key Laboratory of Reproductive Biology, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences) в Пекине вырастили культуру фибробластов мыши генетической линии с темной окраской (это важно). Методика возвращения клеткам множественных возможностей уже отработана: для этого в культуру добавляли четыре белка – фактора транскрипции.
Ученые получили 37 линий индуцированных плюрипотентных клеток из фибробластов. В пробирке они вели себя так же, как эмбриональные стволовые клетки, -- вырабатывали положенные им вещества-маркеры. Но надо было подвергнуть эти культуры решающей проверке.
В тесте in vivo они образовали эмбрион
Тест на проверку плюрипотентности состоит в том, что стволовые клетки вводят в бластоцисту (ранняя стадия развития эмбриона). Так, клетки, полученные из фибробластов, ученые ввели в бластоцисту другой генетической линии мыши (с белой окраской). И затем подсадили эти эмбрионы самке белой мыши для вынашивания.
Китайские биологи провели два варианта этого теста. В первом варианте они ввели клетки из фибробластов в нормальную бластоцисту (с обычным диплоидным набором хромосом). В результате этой манипуляции суррогатная мать родила химерных мышей, которые состояли из разных клеточных клонов. При скрещивании самцов этих мышей с белыми самками в помете оказались как белые, так и темные детеныши. Это говорит о том, что мыши действительно генетические химеры и часть их половых клеток несет «темный» генотип.
В другом варианте биологи применили «самый строгий тест на плюрипотентность» под названием «тетраплоидное замещение». Они создали тетраплоидную бластоцисту (состоящую из клеток с четырехкратным набором хромосом) и ввели в нее клетки из фибробластов. При имплантации суррогатной матери (белой) таких эмбрионов родились темные мыши. Все клетки этих мышей имели «темный» генотип и были диплоидными. Это произошло потому, что при развитии они заместили собой тетраплоидные клетки бластоцисты, оставив их только на периферии. Сам эмбрион развился из введенных диплоидных клеток.
Используя 27 линий клеток из фибробластов, ученые успешно получили потомство по методу «тетраплоидного замещения». Генотип родившихся мышей авторы работы подтвердили при скрещивании их с белыми мышами. Детеныши от такого скрещивания в первом поколении, как и полагается по закону Менделя, все оказались темными.
Перепрограммирование удалось
Таким образом, клетки, полученные из фибробластов, не только выделяли специфические маркеры, но и в живом развивающемся организме доказали свою плюрипотентность. Под влиянием факторов транскрипции, которыми их обрабатывали, они перепрограммировались и стали частью мышиного эмбриона, образовав клетки всех его тканей.
До сих пор, говорят китайские ученые, такие тесты проводили только с эмбриональными стволовыми клетками. Теперь же они показали, что клеткам взрослого организма действительно можно вернуть неограниченный потенциал развития.
Статья будет опубликована в журнале Nature.
