Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) обнаружили лечение, которое ускоряет производство и качество плюрипотентных стволовых клеток у мышей. Открытие имеет потенциал для улучшения моделирования заболеваний и тестирования лекарств для людей с двумя Х-хромосомами: женщин, трансгендерных мужчин или мужчин с дополнительной Х-хромосомой при синдроме Клайнфельтера.

Результаты опубликованы в журнале Science Advances .

Исследование включает индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), которые могут стать любым типом клеток в организме, что делает их весьма универсальным и ценным ресурсом в исследованиях и медицине. Они позволяют ученым изучать заболевания в лабораторных условиях и разрабатывать персонализированные методы лечения. Они также обладают потенциалом для замены поврежденных или больных тканей.

У людей создание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток подразумевает перепрограммирование специализированных взрослых клеток, таких как клетки кожи, обратно в плюрипотентное состояние. Эта работа была отмечена Нобелевской премией японскому исследователю Шинья Яманаке в 2012 году. Однако создание стволовых клеток таким способом является трудоемкой задачей, и лишь немногие клетки достигают истинного плюрипотентного статуса.

Исследователи обнаружили, что добавление интерферона гамма (IFNγ) к культуре нейрональных клеток-предшественников мыши (типа клеток, которые превращаются в различные типы нейронов) сокращает время, необходимое для перепрограммирования iPSC, на один день, что позволяет сэкономить время и ресурсы.

Открытие удивительно, поскольку IFNγ обычно известен тем, что помогает организму реагировать на инфекции, например, активируя иммунные клетки и способствуя воспалению в ответ на присутствие вируса. Впервые было показано, что он работает в совершенно ином контексте клеточного программирования.

«Интерферон гамма может помочь клеткам реагировать на вирусные инфекции, раскрывая ДНК и быстро активируя экспрессию генов . Одно из возможных объяснений заключается в том, что, раскрывая ДНК, как у моллюска, он обнажает определенные гены, что упрощает их перепрограммирование и ускоряет трансформацию клетки в стволовую клетку», — объясняет доктор Мерседес Барреро, первый автор исследования и научный сотрудник Центра геномной регуляции в Барселоне.

Вирусный защитный белок с «X-фактором»
Многие генетические нарушения связаны с Х-хромосомой. Изучение женских iPSC, имеющих две Х-хромосомы, помогает исследователям понять эти состояния. Женские стволовые клетки также могут использоваться в тестировании лекарств , чтобы гарантировать эффективность и безопасность терапевтических молекул для людей разного пола, понимая, как они взаимодействуют с женскими клетками.

Женские iPSC также могут быть использованы для создания более точных моделей заболеваний, которые непропорционально поражают женщин, или в конечном итоге могут быть использованы для выращивания тканей и органов для трансплантации, которые специально отвечают потребностям пациентов женского пола. Однако создание высококачественных линий женских стволовых клеток исторически было сложной задачей.

Это происходит потому, что женские взрослые клетки обычно имеют одну неактивную X-хромосому, компенсационный механизм, который помогает избежать эффектов двойной дозы генных продуктов от обеих активных X-хромосом. Мужские клетки с XY-хромосомами не сталкиваются с этой проблемой.

Активация обеих X-хромосом во время клеточного перепрограммирования обычно является признаком высококачественных стволовых клеток. Это означает, что клетка была тщательно перепрограммирована, утратила свою предыдущую идентичность и приобрела потенциал стать любым типом клеток, по сути имитируя клетки на ранних эмбриональных стадиях.

Исследователи обнаружили, что интерферон гамма (IFNγ) весьма эффективен для ускорения реактивации Х-хромосомы, ускоряя генерацию высококачественных iPSC.

«Добавление гамма-интерферона сделало реактивацию Х-хромосомы в два раза более эффективной на ранних этапах процесса перепрограммирования в клетках мышей. Хотя полученные iPSC были того же качества, мы подозреваем, что в человеческих стволовых клетках оно, вероятно, будет другим, и вирусный защитный белок, вероятно, будет играть важную роль в улучшении качества линий женских стволовых клеток человека», — говорит доктор Бернхард Пайер, старший автор исследования и научный сотрудник Центра геномной регуляции в Барселоне.

«Персонализированная медицина для женщин требует высококачественных линий женских стволовых клеток. Без них экспериментальная терапия может потерпеть неудачу. Наши результаты — это шаг вперед на пути к производству высококачественных женских iPSC, которые жизненно важны для того, чтобы обещание персонализированной медицины приносило пользу всем, а не только избранным», — заключает доктор Пайер.