Исследование было опубликовано в Интернете перед печатью в журнале Cell.Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (известные как ИПСК) похожи на эмбриональные стволовые клетки человека в том, что оба типа клеток обладают уникальной способностью к самообновлению и гибкостью, чтобы стать любой клеткой в организме человека. Однако клетки ИПСК образуются путем перепрограммирования клеток кожи или крови и не требуют эмбриона.Перепрограммирование — это длительный процесс (от одной до двух недель) и в значительной степени неэффективный: обычно менее одного процента первичных клеток кожи или крови успешно завершают свой путь к превращению в ИПСК.
Точные этапы, через которые проходит клетка в процессе перепрограммирования, также не совсем понятны. Эти знания важны, поскольку ИПСК имеют большие перспективы в области регенеративной медицины, поскольку они могут предоставить единый источник специфичных для пациента клеток, чтобы заменить те, которые были потеряны в результате травмы или болезни. Их также можно использовать для создания новых моделей болезней, на основе которых можно разрабатывать новые лекарства и методы лечения.
«Это исследование имеет широкое влияние, потому что, углубляя наше понимание перепрограммирования клеток, мы можем улучшить моделирование заболеваний и создать лучшие источники специализированных клеток, подходящих для конкретного пациента, подходящих для заместительной терапии», — сказал Плат. «В конечном итоге это может принести пользу пациентам, предлагая новые и более эффективные методы лечения широкого спектра заболеваний.Доктора Винсент Паске и Джейсон Чье, научные сотрудники лаборатории доктора Плата и соавторы исследования, разработали дорожную карту процесса перепрограммирования, используя подробный временной анализ. Они индуцировали перепрограммирование клеток кожи в ИПСК, затем наблюдали и анализировали ежедневно или через день процесс трансформации на уровне отдельных клеток.
Данные собирались и записывались в течение периода до двух недель.Команда Плата обнаружила, что изменения, которые происходят в клетках во время репрограммирования, происходят последовательно, поэтапно, и, что важно, стадии были одинаковыми для всех различных систем репрограммирования и разных проанализированных типов клеток.«Теперь можно определить точную стадию перепрограммирования любой клетки», — сказал Паске. «Это исследование сигнализирует о больших изменениях в мышлении, поскольку оно предоставляет ученым простые и эффективные инструменты для поэтапного изучения создания стволовых клеток.
Большинство исследований на сегодняшний день игнорируют этапы перепрограммирования, но теперь мы можем стремиться к лучшему. понимать весь процесс как на макро-, так и на микроуровне ».Команда Плата также обнаружила, что этапы перепрограммирования на iPSC отличаются от ожидаемых. Они обнаружили, что это не просто обратная последовательность стадий развития эмбриона.
Некоторые шаги выполняются в обратном порядке в ожидаемом порядке; другие же на самом деле не происходят в точном обратном порядке и сопротивляются изменениям до самого конца во время перепрограммирования на ИПСК.«Это отражает то, как клетки не любят переходить от одного специализированного типа клеток к другому и сопротивляются изменению идентичности клеток», — сказал Паске. «Устойчивость к перепрограммированию также помогает объяснить, почему перепрограммирование происходит только в очень небольшой части исходных клеток».
Получив эти результаты, лаборатория Плата планирует будущие исследования по активному выделению определенных типов клеток на определенных этапах репрограммирования. Они также надеются, что исследование будет способствовать дальнейшему изучению характеристик разработки ИПСК.