Пигментированные клетки, называемые меланоцитами, служат не только для появления веснушек и загара. Меланоциты поглощают ультрафиолет, защищая кожу от вредного воздействия солнца. Они также являются клетками, которые выходят из строя при меланоме, а также при более распространенных состояниях, таких как витилиго и альбинизм.
Естественно, исследователи хотели бы изучить меланоциты в лаборатории. Есть только одна проблема – меланоциты из кожи взрослого человека не очень хорошо растут в лаборатории. Теперь исследователи из Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании нашли способ создания меланоцитов из клеток хвоста мыши с использованием промежуточных продуктов, подобных эмбриональным стволовым клеткам, которые называются индуцибельными плюрипотентными (iPS) клетками.
Сяовей Сюй, доктор медицинских наук, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины, является старшим автором исследования, которое опубликовано в журнале «Журнал следственной дерматологии» перед декабрьским выпуском печати. Сюй и его команда преобразовали фибробласты кончика хвоста мыши в iPS-клетки, используя четыре гена, которые были впервые описаны Шинья Яманака в 2006 году, производя плюрипотентные клетки, похожие на эмбриональные стволовые клетки, но без сопутствующих этических проблем.
По словам Сюя, эти лабораторные меланоциты обещают преимущества в различных областях, от трансплантации тканей до открытия лекарств. "Этот метод действительно имеет множество клинических последствий," говорит Сюй. "Мы еще не совсем там, но это первый шаг."
Например, собирая образец ткани у пациентов, скажем, с витилиго, и преобразовывая его в iPS-клетки, исследователи могут изучить, что идет не так, когда эти клетки дифференцируются в меланоциты. Или они могут изучить развитие и возможное лечение меланомы.
Новое исследование Сюй – первое, в котором сообщается о создании меланоцитов из iPS-клеток у мышей, и основано на его предыдущей работе. Лаборатория Сюй участвовала в первом исследовании по разработке условий дифференциации человеческих эмбриональных стволовых клеток в меланоциты в 2006 году. Ранее в этом году японская команда стала первой, кто дифференцировал человеческие iPS-клетки на меланоциты.
Трансформация клеток
Первоначально исследователи из лаборатории Сюя ввели четыре гена Яманака в клетки мыши, инфицировав клетки трансгенными вирусами. Между 0.От 5% до 0.8% обработанных таким образом фибробластов в лаборатории Сюя превратились в iPS-клетки ?? уровень, который согласуется с выводами других исследователей, говорит он. Но и его команда смогла добиться такого же результата (правда, с меньшей эффективностью, 0.01%) с использованием невирусного "транспозон" называется piggyBac. Наконец, исследователи показали, что они могут дифференцировать обе популяции iPS-клеток в меланоциты примерно за две недели, скармливая клетки определенным коктейлем факторов роста.
По словам Сюя, смесь факторов роста, использованная в настоящем исследовании, несколько отличается от формулы, разработанной его лабораторией несколько лет назад для эмбриональных стволовых клеток человека. Среди прочего, он работает в отсутствие фактора роста Wnt3a и канцерогена TPA, которые необходимы для дифференцировки меланоцитов человека. TPA, особенно, может быть проблематичным для возможных клеточных терапий, поскольку он канцерогенный. Однако еще неизвестно, можно ли дифференцировать iPS-клетки человека в отсутствие этого соединения, отмечает Сюй.
Он добавляет, что использование в его исследовании piggyBac для создания iPS-клеток (методика, впервые опубликованная канадскими исследователями в 2009 году) может расширить клиническую ценность этого метода. В отличие от вирусов, которые вставляют свой генетический груз в геном хозяина, тем самым вызывая опасения по поводу генетических изменений в инфицированных клетках, piggyBac доставляет гены без постоянного изменения генома хозяина.