Отримання ембріональних стовбурових клітин передбачає знищення ембріонів, що створює серйозну етичну проблему. Два місяці тому було опубліковано три дослідження, які показали, що ембріональні стовбурові клітини можна отримати без використання ембріонів, і ці клітини мають здатність диференціюватися і є тератогенними.

трибуна

Сьогодні одна з найцікавіших біоетичних проблем полягає в тому, як отримати стовбурові клітини, подібні до ембріональних, без необхідності генерувати їх із людських ембріонів, які повинні бути знищені, оскільки, очевидно, це створює серйозну дилему закінчення життя.

Ще одним незаперечним фактом є те, що людські ембріональні стовбурові клітини становлять цінний біологічний матеріал для вивчення біології розвитку, диференціації клітин тощо, з якого можна отримати важливий біомедичний досвід.

Складність полягає в тому, як узгодити біологічний інтерес його використання з етичними труднощами його отримання з людських ембріонів. Отже, спроба узгодити ці дві цілі є біологічним та етичним викликом, що є першочерговим інтересом.

Запропоновано різні процедури для отримання клітин, схожих на людські ембріони, не вимагаючи знищення ембріонів, але переважна більшість представляє технічні чи етичні труднощі.

Тільки перепрограмування соматичних клітин з факторами транскрипції, що сприяють клітинній дедіференціації, здається, може відповідати етичним та біологічним вимогам. Зокрема, я маю на увазі роботу, опубліковану в “Cell” Такахасі та Яманакою, яка є першою спробою з об’єктивними можливостями отримати стебла, подібні до людських ембріонів, без необхідності знищувати ембріони. Тієї ж дати з’явилися ще три судові процеси, які відкривають нові очікування щодо цієї можливості.

Робота Такахасі та Яманаки починається з того факту, що геном соматичних клітин може бути перепрограмований у дуже недиференційований стан, якщо злитися з людськими ооцитами або ембріональними клітинами людини. Ця можливість вказує на те, що як ооцити, так і ембріональні клітини мають фактори транскрипції, які сприяють перепрограмуванню клітин аж до стадій плюрипотенціальності.

Перепланування
Цей механізм перепрограмування біологічно використовується ооцитом як при перепрограмуванні геному сперми після злиття обох гамет при природному заплідненні, так і при перепрограмуванні геному дорослих соматичних клітин, коли вони переносяться в енуклейований ооцит, як це відбувається в соматичний ядерний перенос; тобто при експериментальному клонуванні як людини, так і тварини.

На додаток до сприяння епігенетичному перепрограмуванню, фактори транскрипції відіграють важливу роль у підтримці плюрипотенціальності клітин, ускладнюючи еволюцію клітин у диференційовані форми, які поступово втрачають або втрачають плюрипотенціальність. Серед цих факторів найкраще вивчені жовтень 3/4 та Наног. Останній відповідає за підтримку проліферативної активності ембріональних клітин. Якщо експресія гена Nanog реактивується або штучно індукується в соматичних клітинах, в яких він неактивний, клітини стають плюрипотентними.

Великий внесок Такахаші та Яманаки полягає в тому, що вони виявили 24 фактори транскрипції в ооцитах миші, які можуть сприяти перепрограмуванню генома соматичних клітин та індукувати плюрипотенціальність. З цих 24 факторів вони обрали чотири: жовтень-3/4, Sox2, c-Myc та KLF4. За допомогою ретровірусу вони вводили чотири фактори в ембріони мишей або в дорослі соматичні клітини, в даному випадку фібробласти, і перевіряли експресію Fbx15, клітинної мішені, як для жовтня 3/4, так і для Sox2, що призвело до генерації плюрипотентні стовбурові клітини, iPS (індуковані плюрипотентні стовбурові клітини).

Ці клітини були подібними до ембріональних клітин мишей як морфологічно, так і за своєю здатністю до проліферації, а також за можливістю продукувати тератоми. Очевидно, їм вдалося створити клітини, схожі на ембріональні стовбурові клітини мишей, не використовуючи мишачих ембріонів.

Процес
Коли три із чотирьох факторів транскрипції були введені в соматичні клітини, за винятком Sox2, клітини, подібні до ембріональних клітин, були отримані за морфологією та здатністю до проліферації та поділу, але без досягнення плюрипотенціальності.

Однак iPS, що експресують Fbx15, суттєво відрізнялися від ембріональних стовбурових клітин за своєю здатністю до експресії генів та структурою метилювання ДНК.

Наступним експериментальним етапом була трансплантація клітин iPS у бластоцисти, щоб спробувати отримати гібридні ембріони, чого вони досягли, хоча вони ніколи не змогли розвинути дорослу гібридну мишу або гібридних мишей з компетентними статевими клітинами, здатними передавати геномні зміни, що утворюються, їхнім потомство.

Ці дані вказували на те, що в клітинах iPS-Fbx15, отриманих Такахасі та Яманакою, було досягнуто лише неповного перепрограмування клітин.

Інші роботи двох північноамериканських груп та іншої японської мови доповнюють та розширюють досвід та відкривають нові цікаві перспективи у захоплюючій галузі виробництва ембріональних стовбурових клітин без використання ембріонів.

Основний крок, зроблений цими останніми трьома групами, полягає в тому, що на додаток до отримання клітин iPS вони компетентні генерувати дорослі гібриди з репродуктивною здатністю та виробляти однаково гібридні клітинні лінії клітин. Щоб досягти цього, вони використали більш якісний маркер дедиференціації клітин, Nanog. Навіть в одній з трьох робіт "Окіта" отримані клітинні зміни були передані потомству гібридних мишей. Таким чином, генеровані клітини Nanog-iPS неможливо відрізнити від ембріональних стовбурових клітин за їх здатністю до глобальної експресії генів, метилювання ДНК та модифікації їх гістонів. Подібним чином, клітини Nanog-iPS, генеровані з гібридних клітин, демонструють реактивацію приглушеної Х-хромосоми, а потім представляють випадкову інактивацію для досягнення подальшої диференціації, що є характерним для процесу перепрограмування жіночих статевих клітин.

Ці дані показують, що в останніх трьох роботах було досягнуто повне перепрограмування клітин iPS, коли використовувались чотири згадані фактори транскрипції. Як узагальнено у чудовому огляді різних процедур отримання iPS-клітин, кожен із використовуваних методів має переваги та недоліки. Дійсно, майже повного перепрограмування геному соматичних клітин можна досягти шляхом перенесення ядер або генерування клітин iPS, але остання процедура показує велику перевагу в тому, що для їх досягнення не потрібно використання ооцитів. Недоліком є ​​те, що ці методи ще не дали позитивних результатів у людини, що було досягнуто лише шляхом злиття соматичних клітин дорослих із зародковими стовбуровими клітинами, тому клітини iPS здаються корисними для базових досліджень, оскільки для терапевтичного застосування на даний момент лише дорослі стовбурові клітини корисні.

До того ж, і як головний недолік їх застосування у людей, існує перешкода, на даний момент нездоланна, для їхньої пухлинності. Вірусні інфекції тварин можуть передаватися з клітинами iPS, оскільки для їх досягнення потрібно використання ретровірусів. З іншого боку, при методі, який використовує злиття дорослих клітин із зародковими стовбуровими клітинами, велика біологічна складність полягає в тому, що отримані клітини є тетраплоїдними. На думку авторів огляду, "в даний час передчасно обговорювати, який метод буде найбільш придатним для його клінічного застосування найближчим часом"; навіть "можна подумати, що розвиток сучасних методів може призвести до нової уніфікованої технології".

Більше можливостей
Нарешті, ще одна цікава можливість отримати клітини, подібні до ембріональних, без необхідності знищувати ембріони - це генерування плюрипотентних клітин із культури зародкових клітин, як запропонував Шинохара в дослідженні, яке також було опубліковане в журналі Cell (Cell 2007; 119: 1001 -1,012), отриманих з яєчок плодів миші. Ці клітини називали мультипотентними зародковими стовбуровими клітинами або клітинами mGS (мультипотентні зародкові стовбурові клітини).

Клітини MGS подібні до ембріональних клітин за морфологією, здатністю до проліферації, утворенням тератоми і навіть за можливістю генерувати дорослі гібриди. Основна технічна складність у них - низька ефективність їх отримання, оскільки для отримання єдиної клітинної лінії автори використовували яєчка від 30 тварин. Цей досвід було завершено командою Гуаму, яка змогла отримати плюрипотентні стовбурові клітини, подібні до ембріональних, з яєчок дорослих мишей. Очевидно, що для можливого клінічного застосування ця методика має труднощі, оскільки її можна було використовувати лише у чоловіків.

З етичної точки зору, основною метою є досягнення методу, який не вимагає знищення людських ембріонів, і використання клітин iPS може бути найбільш перспективним, хоча це не проводилось у людей, що робить до клінічного застосування, здається, ще далеко.