Терапевтический потенциал индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые способны превращаться практически в любой тип клеток в организме человека, хорошо известен и широко исследуется, но их мутационная нагрузка еще не полностью охарактеризована.
IPSC перепрограммируются из соматических тканей, включая клетки кожи, которые могут накапливать множество соматических мутаций (мутации, которые не передаются по наследству) из-за воздействия солнечного света и ультрафиолетового излучения. В то время как предыдущие исследования частично охарактеризовали соматические мутации, присутствующие в ИПСК, полное понимание их мутационного бремени отсутствует, несмотря на то, что во всем мире разработано более 1000 линий ИПСК.
В новом исследовании, опубликованном в выпуске Cell Reports на этой неделе, исследователи из Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета тщательно изучили последовательности всего генома 18 линий ИПСК, полученных из клеток кожи, которые они перепрограммировали для выявления и характеристики соматических мутаций.
"Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки открывают огромные возможности для науки и медицины, но для того, чтобы по-настоящему и эффективно использовать их, нам необходимо более полно понять их мутационное бремя," сказал старший автор Келли А. Фрейзер, доктор философии.D., директор Института геномной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего и руководитель-основатель отдела геномных информационных наук Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. "Если мы сможем обнаружить соматические мутации для каждой линии ИПСК на индивидуальной основе, мы сможем использовать эту информацию для определения приоритетности линий ИПСК для моделей конкретных заболеваний человека и / или методов трансплантации."
В своем исследовании Фрейзер и его коллеги использовали данные полногеномного секвенирования, транскриптома и эпигенома для выявления и характеристики мутаций в 18 линиях ИПСК, включенных в Ресурс iPSCORE и общедоступных в WiCell, некоммерческой организации, которая предоставляет линии стволовых клеток для исследований и тестирования.
В дополнение к более обширной характеристике двух ранее идентифицированных классов соматических мутаций в ИПСК – клональных мутаций, происходящих из родительской клетки, и изменений числа копий (дупликации или делеции больших участков хромосомы) – исследователи обнаружили и охарактеризовали два новых класса: мутации вызванные ультрафиолетовым излучением в родительской клетке и субклональными мутациями, которые не присутствовали в родительской клетке и произошли во время репрограммирования ИПСК.
Исследователи обнаружили, что, хотя подавляющее большинство мутаций находится в эпигенетических областях, связанных с закрытым хроматином, и не изменяют экспрессию генов, субклональные мутации, произошедшие во время репрограммирования ИПСК, показали повышенную связь с активным хроматином и измененной экспрессией генов.