Дифференцированные клетки можно уговорить вернуться к стеблевому плюрипотентному состоянию, либо искусственно индуцируя экспрессию четырех факторов, называемых факторами Яманака, либо, как недавно было показано, шокируя их сублетальным стрессом, таким как низкий pH или давление. Однако попытки создать тотипотентные стволовые клетки, способные дать начало полностью сформированному организму из дифференцированных клеток, не увенчались успехом.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Cell Stem Cell и возглавляемое доктором Шунсуке Исии из RIKEN, было направлено на определение молекулы в ооците млекопитающего, которая вызывает полное перепрограммирование генома, ведущее к генерации тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Это механизм, лежащий в основе нормального оплодотворения, а также метод клонирования, называемый переносом ядра соматической клетки (SCNT).
SCNT успешно использовался для клонирования различных видов млекопитающих, но этот метод имеет серьезные ограничения, а его использование на клетках человека вызывает споры по этическим причинам.Исии и его команда решили сосредоточиться на двух вариантах гистонов, названных TH2A и TH2B, которые, как известно, специфичны для семенников, где они прочно связываются с ДНК и влияют на экспрессию генов.Исследование демонстрирует, что при добавлении к коктейлю Яманака для репрограммирования фибробластов мыши дуэт TH2A / TH2B увеличивает эффективность генерации iPSC-клеток примерно в двадцать раз и скорость процесса в два-три раза.
И TH2A и TH2B действуют как заменители двух факторов Яманаки (Sox2 и c-Myc).Создав нокаутных мышей, лишенных обоих белков, исследователи показали, что TH2A и TH2B функционируют как пара, высоко экспрессируются в ооцитах и оплодотворенных яйцах и необходимы для развития эмбриона после оплодотворения, хотя их уровни снижаются по мере роста эмбриона.
В раннем эмбрионе TH2A и TH2B связываются с ДНК и индуцируют открытую структуру хроматина в отцовском геноме, тем самым способствуя его активации после оплодотворения.Эти результаты показывают, что TH2A / TH2B может индуцировать репрограммирование, регулируя набор генов, отличный от факторов Яманака, и что эти гены участвуют в генерации тотипотентных клеток в репрограммировании на основе ооцитов, как это видно на SCNT.«Мы считаем, что TH2A и TH2B в комбинации усиливают репрограммирование, потому что они вводят процесс, который обычно работает в зиготе во время оплодотворения и SCNT, и приводят к форме перепрограммирования, которая больше похожа на репрограммирование на основе ооцитов и SCNT», — объясняет д-р Исии .