Новое исследование опровергает представление о том, что взрослые стволовые клетки необходимы для успешного клонирования животных, и вместо этого доказывает, что клетки, которые полностью эволюционировали до определенного типа, не только могут использоваться для целей клонирования, но и могут быть лучшей и более эффективной отправной точкой. В качестве доказательства исследователи сообщают, что они создали двух детенышей мыши из клетки крови, которая сама по себе неспособна к делению, чтобы произвести второе поколение такого же типа.
Это первая демонстрация того, что животное может быть получено непосредственно из полностью дифференцированной клетки, – сообщают ведущие исследователи Xiangzhong (Jerry) Yang, Ph.D., Университета Коннектикута и Тао Ченг, М.D., Университета Питтсбурга, в журнале Nature Genetics.
Более того, они говорят, что результаты их исследований предоставляют убедительные доказательства того, что овца Долли и другие млекопитающие, клонированные путем переноса ядра соматических клеток, скорее всего, произошли из полностью дифференцированных клеток, а не из взрослых стволовых клеток, как многие утверждали в течение девяти лет, прошедших с тех пор, как Долли была первой. созданный. Поскольку стволовые клетки обладают способностью самообновляться и дифференцироваться в любой специализированный тип клеток, они были известны своим обещанием лечить различные заболевания и состояния. Тем не менее, даже для клонирования эмбриона до стадии бластоцисты, из которой могут быть получены эмбриональные стволовые клетки, взрослые стволовые клетки дали неутешительные результаты с показателями успеха в диапазоне от 1 до 5 процентов.
Перенос ядра соматической клетки (SCNT), научный термин для обозначения клонирования, включает создание эмбриона с использованием ядра, которое было удалено из соматической клетки – любой клетки, кроме репродуктивной, – и перенос его в неоплодотворенное яйцо, имеющее свои хромосомы. удаленный. Поскольку полученный новый эмбрион содержит весь геном соматической клетки-донора, он является идентичной копией. Затем этот клонированный эмбрион имплантируется суррогатной матери и, если процесс проходит успешно, переносится до срока.
В своих исследованиях исследователи сравнили эффективность клонирования мышей с использованием полностью дифференцированной клетки крови, называемой гранулоцитом, с клетками-предками на разных стадиях: гемопоэтическими стволовыми клетками, которые обнаруживаются в костном мозге и дают начало всем эритроцитам и лейкоцитам, и клетки-предшественники. Гранулоциты – это хорошо охарактеризованные белые кровяные тельца, уникальные по своим сегментированным ядрам и многочисленным гранулам в цитоплазме клеток.
Удивительно, но гранулоциты оказались наиболее эффективными донорскими клетками для переноса ядра среди клеток различных клонов, причем от 35 до 39 процентов становились бластоцистами, ранним эмбрионом, состоящим примерно из 100-150 клеток, по сравнению с 11 процентами для клеток-предшественников и только 4 процент стволовых клеток. Только гранулоциты смогли произвести двух живых клонированных детенышей, хотя оба умерли в течение нескольких часов после рождения. В качестве контроля исследователи выполнили перенос ядра с использованием эмбриональных стволовых клеток; 49 процентов развились до стадии бластоцисты, и родилось 18 клонированных детенышей.
"Наши результаты ясно демонстрируют, что нет очевидного преимущества в использовании взрослых стволовых клеток или клеток-предшественников перед полностью дифференцированными клетками в качестве доноров ядер. Напротив, мы обнаружили, что клонированные детеныши могут быть получены из взрослых, полностью дифференцированных соматических клеток, что противоречит общепринятому мнению и текущим гипотезам," говорит доктор. Ян, профессор зоотехники, директор Центра регенеративной биологии Университета Коннектикута и соавтор исследования.
"Даже мы были удивлены, обнаружив, что полностью дифференцированные клетки более эффективны для клонирования, потому что гранулоциты не способны делиться. Фактически, мы повторили наши эксперименты шесть раз, чтобы убедиться. Теперь мы можем с почти уверенностью сказать, что полностью дифференцированная клетка, такая как гранулоцит, сохраняет генетическую способность превращаться в семя, которое может дать начало всем типам клеток, необходимым для развития всего организма," добавляет соавтор-корреспондент Dr. Ченг, адъюнкт-профессор радиационной онкологии в Медицинской школе Университета Питтсбурга и директор биологии стволовых клеток и соруководитель программы раковых стволовых клеток в Институте рака Университета Питтсбурга.
Предыдущие попытки ученых получить клоны животных непосредственно из полностью дифференцированных В-клеток, Т-клеток и нейронов потерпели неудачу после стадии бластоцисты. Только второй шаг, включающий объединение бластоцисты с оплодотворенным эмбрионом, который дает то, что биологи называют химерой, или выполнение другого переноса ядра с использованием эмбриональных стволовых клеток, полученных из этих бластоцист, может "клонированный" будут производиться щенки. Тем не менее, другие исследователи возражают, что это не настоящие клоны, потому что они обладают хромосомами, которые не идентичны хромосомам исходного донорского ядра.
Со времен Долли клонирование животных с использованием взрослых клеток было выполнено более чем у дюжины видов млекопитающих, но этот процесс крайне неэффективен. Даже если реконструированные яйцеклетки доживают до стадии бластоцисты, только горстка, самое большее, из них дает живого потомства при имплантации самке.
Многие объясняют ограниченный успех клонирования теорией, согласно которой клоны должны происходить из взрослых стволовых клеток, которые находятся в определенной области каждой ткани и остаются в состоянии покоя до тех пор, пока не будут активированы наличием болезни или повреждения ткани. Тем не менее, если бы это было правдой, доктора. Ян и Ченг указывают, что результаты их исследований показали, что взрослые стволовые клетки более эффективны, чем другие, более дифференцированные клетки.
"Из 1828 ядерных переносов, которые мы провели со стволовыми клетками, очень немногие смогли развиться до стадии бластоцисты, и ни один клон не был получен. С такими шансами трудно поверить, что Долли и другие клонированные животные могли быть получены из взрослых стволовых клеток. Гораздо более вероятно, что эти животные произошли от полностью дифференцированных тканевых клеток," Доктор. Ян утверждает.
Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, будет ли то, что они обнаружили с гемопоэтическими клетками, верно для клеток других типов тканей, исследователи говорят, что их текущие исследования могут иметь важные последствия для регенеративной медицины, поскольку результаты предполагают потенциал взрослых стволовых клеток в этом арена может быть более ограниченной, чем считалось ранее. Однако особый интерес для доктора. Ченг считает, что их результаты актуальны для исследования стволовых клеток рака.
"Меня интересует вопрос, может ли SCNT играть роль в понимании или даже перепрограммировании поведения раковых стволовых клеток. Такие исследования потенциально могут выявить новый набор молекулярных мишеней, которые могут помочь в лечении рака," говорит доктор. Ченг.
Источник: Университет Питтсбурга