iPSC – ląstelių perprogramavimo rezultatas

Indukuotos pluripotentinės kamieninės ląstelės (ang. induced pluripotent stem cells (iPSC)) – tai suaugusios somatinės ląstelės, kurios yra perprogramuotos taip, jog geba tapti bet kuria kita organizmo ląstele. Perprogramavimas vykdomas pakeičiant tų somatinių ląstelių genų raišką, t. y. jos priverčiamos ekspresuoti tam tikrus tik embrioninėms ląstelėms būdingus faktorius. 2006 m. dr. S. Yamanaka paskelbė apie pirmą kartą gautas iPSC iš suaugusio individo (pelės) odos ląstelių. Ląstelėms buvo būdingi embrioninių ląstelių požymiai: morfologija, žymenys, augimo pobūdis.

Kaip ląstelės gali būti perprogramuojamos?

Dažniausiai naudojamas ir efektyviausias metodas kol kas yra embrioninėms ląstelėms būdingų transkripcijos faktorių genų įvedimas virusinių (retrovirusų arba lentivirusų) vektorių pagalba. Dažniausiai minimi ir naudojami 4 pagrindiniai faktoriai: c-myc, Oct3/4, Sox2 ir Klf4. Atliekant detalesnius tyrimus pastebėta, jog lengviau perprogramuojamos nesubrendusios ląstelės, t. y. kuo ląstelė mažiau subrendusi, tuo ją lengviau padaryti embrionine. Pavyzdžiui, norint perprogramuoti virkštelės kraujo kamieninę ląstelę, užtenka vos poros faktorių įvedimo (Oct4 ir Sox2) (Giorgetti A., et al., 2009).

images

Kam iPSC gali būti panaudotos?

Šiuo metu mokslininkai dirba dviejomis kryptimis – naudodami šias ląsteles, laboratorijos sąlygomis modeliuoja ligas (ang. disease in a dish) arba kuria ląstelių terapijos preparatus. Tiesa pastaroji sritis, nors ir žada perversmą medicinoje, tačiau iki šiol yra tik mokslinių tyrimų lygyje, t. y. jokie klinikiniai tyrimai gydant sergančius žmones neužregistruoti. Visi bandymai kol kas yra atlikti tik su modelinėmis sistemomis – gyvūnais. Žymiai plačiau iPSC naudojamos ligų modeliavimui. Nuo 2008 m. jau sukurtos ląstelių linijos Hantingtono, Bekerio, Parkinsono, Alzhaimerio ligoms, Dauno sindromuinugaros raumenų atrofija ir daugeliui kitų genetinių ligų tyrimams. Ląstelių linijos, sukurtos iš sergančio paciento somatinių (pavyzdžiui – odos) ląstelių pasitarnauja ir naujų vaistinių preparatų paieškai, jų efektyvumo, toksiškumo tyrimams, ligos ontologijos, patogenezės mechanizmamų analizei. Yra netgi komercinių produktų – iš iPSC gautų hepatocitų (kepenų ląstelės), kardiomiocitų (širdies raumens ląstelės) ir kitų ląstelių tipų, kuriuos jau paruoštus galima nusipirkti ir naudoti tyrimams.

health-012813-001-617x416

iPSC taikymų gydant ligas trukdo net keletas faktų. Pirmiausia, dažniausiai naudojamas perprogramavimo metodas naudojant retrovirusus yra nesaugus, kadangi virusas į žmogau genomą gali įterpti ne tik pageidaujamus, bet ir savo genus, taip sukeldamas ligas.
Perprogramavimas kol kas yra pakankami neefektyvus (vidutiniškai 0,02% ląstelių iš populiacijos pavyksta perprogramuoti). Be to, sudėtinga jų diferenciacija ir diferencijuotų ląstelių atskyrimas. Jei tarp transplantuojamų ląstelių pateks ne pilnai diferencijuotų, labai didelė tikimybė, jog jos suvėžės. Taip pat nereikėtų pamiršti, jog kiekviena ląstelė turi savo „atmintį“, nes ji jau buvo diferencijuota, todėl net ir turint to paties tipo ląstelių linijas, pasireškia įvairūs genų raiškos skirtumai (Bilic J, Belmonte J.C.I., 2012).

iPSC

Paveikslas 1. Potencialus iPSC panaudojimas nugaros raumenų atrofijos (SMA – spinal muscular atrophy) gydymui (Stadtfeld M., Hochedlinger K., 2010)

Šaltiniai:
1. Atala A., Lanza R., Thomson J.A., Nere R. Principles of regenerative medicine. 2 edition. Canada: Academic Press; 2011: 761–72.
2. Bilic J, Belmonte J.C.I., Concise review: Induced pluripotent stem cells versus ebryonic stem cells: close enough or yet too far apart?, Stem Cells 2012 (30):33-41.
3. Giorgetti A., Montserrat N. and others, Generation of induced pluripotent stem cells from human cord blood using Oct4 and Sox2. Cell Stem Cell 2009 5(4): 353-357.
4. Puri M. C. And Nagy A., Concine Review:Embryonic Stem cell versus induced pluripotent stem cells: The game is on. Stem Cells 2012 (30):10-14
5. Stadtfels M. and Hochedlinger K., Induced pluripotency: history, mechanisms, and application. Genes & Developement 2010: 2239-2256.
6.Wu S.M. And Hochedlinger K., Harnessing the potential of induced pluripotent stem cells for regenerative medicine. Nature Cell Biology 13, 2011:497–505.

Straipsnio autorė: Milda Deveikytė 

Pasidalinkite šiuo straipsniu

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *