Технологии получения и перспективы применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в персонифицированной (персонализированной) медицине | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 16 июля, печатный экземпляр отправим 20 июля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Технологии получения и перспективы применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в персонифицированной (персонализированной) медицине / В. А. Абаева, Р. М. Абдуллаев, М. В. Агаева [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 50 (340). — С. 373-374. — URL: https://moluch.ru/archive/340/76426/ (дата обращения: 03.07.2022).



Ключевые слова: индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, дифференцировка, соматические и эмбриональные стволовые клетки.

Открытие генов, отвечающих за свойства ЭСК, присутствующих во всех соматических клетках организма, но находящихся в неактивном состоянии привело к созданию методов перепрограммирования соматических клеток в плюрипотентные. Понимание этого и появление методов воздействия на гены внутри живой клетки привели к идее выявить гены, необходимые и достаточные для поддержания клетки в плюрипотентном состоянии. Исследования велись с целью выяснения возможности перевода «спящих» генов в активное состояние. [1]

Благодаря научным открытиям, совершенным в XXI веке, ученые разработали способ получения ИПСК путем перепрограммирования генома дифференцированных клеток.

Синья Яманака вместе со своей командой получили ИПСК из обычных соматических в 2006 году. Данные клетки были такими же плюрипотентными пролиферативными, как и эмбриональные стволовые клетки. В основе превращения лежало то, что через генетический аппарат соматической клетки можно искусственно «отключить» программу дифференциации. [2]

Техники перепрограммирования.

Выделяют два основных метода: интегративный и неитегративный

Интегративный. Первые линии ИПСК были получены методом трансдукции факторов OSKM с помощью ретровирусного вектора в мышиные фибробласты. Суть метода состоит в том, что гены, кодирующие факторы OSKM, были интегрированы в геном модифицированного ретровируса, и этим вирусом «заражались» фибробласты. Геном вируса встраивался в геном фибробластов, и гены факторов OSKM начинали экспрессироваться в клетках. Запускался каскад биохимических реакций, которые превращали клетку с нулевой потенцией в индуцированную плюрипотентную клетку. И это превращение было подтверждено строгим скринингом 24 факторов, связанных с плюрипотентностью. Эффективность перепрограммирования клеток человека составляет от 0,01 до 0,02 %.

OCT4 является ядерным транскрипционным фактором семейства POU, который играет критическую роль в самообновлении и плюрипотентности. На начальных этапах эмбрионального развития в плюрипотентных клетках OCT4 и SOX2 функционируют совместно, стимулируя транскрипцию нескольких генов-мишеней, включая NANOG, FGF-4, UTFl, FBX15, microRNA-302 и даже самих SOX2 и OCT4. Сверхэкспрессия транскрипционных факторов OCT4, SOX2 и C-MYC также может обеспечивать приобретение клетками плюрипотентности. [3]

Неитегративные методы

– Метод получения ИПСК из стромальных клеток жировой ткани человека при использовании невирусных векторов, содержащих миникольце-вую ДНК с кассетой генов Lin28, Nanog, Sox2, 0^4 и ОЕР (зеленый флуоресцентный белок), имел эффективность трансдукции около 0,005 %

– Использование эписомальных плазмид, которые применяются для получения ИПСК из пуповинной крови и клеток периферической крови. В этом методе используются специально сконструированные плазмиды, содержащие элементы, например EBNA1/OriP, позволяющие экспрессию привнесенных генов без встраивания в геном клетки, а также размножение плазмиды и передачу ее дочерним клеткам при делении. Для трансфекции может одновременно использоваться несколько плазмид, содержащих отдельные гены OSKM, либо одна плазмида со всем набором генов.

– Неинтегративные методы без использования ДНК. Одноцепочечная РНК вируса Сендай является привлекательной альтернативой плазмидам на основе ДНК для получения индуцированных стволовых клеток, поскольку геномный материал не проникает в ядро клетки-хозяина, не встраивается в геном хозяина и может быть легко удален методом негативной селекции антителами.

– Другой способ избежать введения чужеродного генетического материала в геном перепрограммируемых клеток состоит в использовании микро-РНК (микро-РНК-трансфекция). Микро-РНК представляют собой один из ключевых регуляторов экспрессии генов при установлении и поддержании уникальных клеточных типов. Было определено, что несколько классов микро-РНК высоко специфично экспрессируются в ЭСК и регулируются основными факторами транскрипции Oct4, Sox2 и Klf4.

– Современные альтернативные методы:

Искусственные хромосомы; использование рекомбинантных репрограммирующих белков; использование смесей («коктейлей») низкомолекулярных соединений для получения ИПСК; антитела, которые связываются с белками на поверхности зрелых клеток.

Преимущества ИПСК

Нет этических ограничений; имеют нормальный кариотип и экспрессируют маркерные гены плюрипотентности — как и ЭСК; в перспективе могут быть получены рутинными методами из клеток любого пациента, что снижает проблемы иммунологической гистосовместимости; огромный потенциал в науке и медицине нового времени

Недостатки ИПСК

Длительное образование; низкий выход ИСПК, получаемый из первичных культур клеток (~1 %); нет 100 % идентичности с ЭСК; не до конца изучены; недостаточность долговременных испытаний; репрограммирование может быть неполным или вызывать мутации; ИПСК могут дифференцироваться не во все типы клеток; не все ИПСК являются хорошими моделями для изучения болезней

Перспективы ИПСК:

Понимание опухолевого процесса; лечение аутоиммунных заболеваний; трансплантация органов; изучение дегенеративных заболеваний ЦНС; развитие медицины регенерации; ИПСК клетки способны уничтожить раковую опухоль.

Литература:

  1. http://sibmed.net/article/612/snmzh_4–2018_korel__i_dr.pdf
  2. https://thepresentation.ru/medetsina/stvolovye-kletki-6
  3. https://vk.com/@geneticengineering-faktory-yamanaka
Основные термины (генерируются автоматически): OSKM, клетка, ген, C-MYC, NANOG, POU.


Ключевые слова

индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, дифференцировка, соматические и эмбриональные стволовые клетки

Похожие статьи

Изменения в представлении о патогенезе Ph-негативных...

Хронические миелопролиферативные заболевания (ХМПЗ) – это группа клональных гематологических миелоидных расстройств, которые сопровождаются опухолевой трансформацией полипотентной стволовой клетки с последующей пролиферацией...

Определение пола цыпленка по форме куриного яйца

Библиографическое описание: Сосновикова, В. А. Определение пола цыпленка по форме куриного яйца / В. А. Сосновикова, С. В. Вихирева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 3 (6). — С. 163-165. — URL: https://moluch.ru/young/archive/6/468/ (дата...

Иерсиниозы: этиология, патогенез, клиника и лечение

В местах основной локализации происходит проникновение иерсиний через М-клетки в лимфоидные образования кишечника.

Размножение их в эпителиоцитах и макрофагах сопровождается гибелью зараженных клеток, что приводит к развитию эрозий и язв.

Клеточная модель стенки кишечника человека с использованием...

Данная работа направлена на разработку клеточной модели целиакии, позволяющей in vitro исследовать основные звенья патогенеза заболевания, в частности, оценивать вклад в его развитие токсических веществ, а также разрабатывать и оценивать эффективность средств для...

Влияние генов МС4R, POU1F1, PRLR, ESR на продуктивные...

Ген POU1F1 расположен на хромосоме 13 (SSC13) и кодирует гипофизарный фактор транскрипции регулирующим транскрипционным фактором, детерминирующим экспрессию гормонов роста и пролактина.который эффективно стимулирует экспрессию гена GH...

Что такое инсулин и какова его роль в организме человека

Клетки поджелудочной железы не однородны и представлены двумя видами клеточных образований: ацинус, вырабатывающий ферменты и участвующий в пищеварительной функции, и островки Лангерганса, основная функция которого...

Роль кальция в синаптической передаче | Статья в журнале...

Синапс — это структурно-функциональное образование, обеспечивающее переход возбуждения или торможения с окончания нервного волокна на иннервирующую клетку, где посредником сигналинга является химическая молекула — медиатор.

Как появилось число нуль? | Статья в журнале «Юный ученый»

Предлагаю вниманию читателя рассмотреть наиболее известные методы построения магических квадратов с нечетным числом клеток. При этом мы ограничиваемся лишь «классическими» магическими квадратами, т.е. квадратами, состоящими из последовательных натуральных...

Значение микроскопа и его возможности | Статья в журнале...

‒ узнала, что гриб мукор, поперечный срез листа сосны, нитчатая водоросль, спороносный колосок хвоща, спорогоний кукушкиного льна, сорус папоротника, мужская шишка сосны состоят из клеток и спор. ‒ поняла, что с помощью микроскопа можно узнать и увидеть много нового и...

Похожие статьи

Изменения в представлении о патогенезе Ph-негативных...

Хронические миелопролиферативные заболевания (ХМПЗ) – это группа клональных гематологических миелоидных расстройств, которые сопровождаются опухолевой трансформацией полипотентной стволовой клетки с последующей пролиферацией...

Определение пола цыпленка по форме куриного яйца

Библиографическое описание: Сосновикова, В. А. Определение пола цыпленка по форме куриного яйца / В. А. Сосновикова, С. В. Вихирева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 3 (6). — С. 163-165. — URL: https://moluch.ru/young/archive/6/468/ (дата...

Иерсиниозы: этиология, патогенез, клиника и лечение

В местах основной локализации происходит проникновение иерсиний через М-клетки в лимфоидные образования кишечника.

Размножение их в эпителиоцитах и макрофагах сопровождается гибелью зараженных клеток, что приводит к развитию эрозий и язв.

Клеточная модель стенки кишечника человека с использованием...

Данная работа направлена на разработку клеточной модели целиакии, позволяющей in vitro исследовать основные звенья патогенеза заболевания, в частности, оценивать вклад в его развитие токсических веществ, а также разрабатывать и оценивать эффективность средств для...

Влияние генов МС4R, POU1F1, PRLR, ESR на продуктивные...

Ген POU1F1 расположен на хромосоме 13 (SSC13) и кодирует гипофизарный фактор транскрипции регулирующим транскрипционным фактором, детерминирующим экспрессию гормонов роста и пролактина.который эффективно стимулирует экспрессию гена GH...

Что такое инсулин и какова его роль в организме человека

Клетки поджелудочной железы не однородны и представлены двумя видами клеточных образований: ацинус, вырабатывающий ферменты и участвующий в пищеварительной функции, и островки Лангерганса, основная функция которого...

Роль кальция в синаптической передаче | Статья в журнале...

Синапс — это структурно-функциональное образование, обеспечивающее переход возбуждения или торможения с окончания нервного волокна на иннервирующую клетку, где посредником сигналинга является химическая молекула — медиатор.

Как появилось число нуль? | Статья в журнале «Юный ученый»

Предлагаю вниманию читателя рассмотреть наиболее известные методы построения магических квадратов с нечетным числом клеток. При этом мы ограничиваемся лишь «классическими» магическими квадратами, т.е. квадратами, состоящими из последовательных натуральных...

Значение микроскопа и его возможности | Статья в журнале...

‒ узнала, что гриб мукор, поперечный срез листа сосны, нитчатая водоросль, спороносный колосок хвоща, спорогоний кукушкиного льна, сорус папоротника, мужская шишка сосны состоят из клеток и спор. ‒ поняла, что с помощью микроскопа можно узнать и увидеть много нового и...

Задать вопрос