Клеточное репрограммирование: альтернативный подход, достижения клонирования

Достижения в получении плюрипотентных стволовых линий человека и успе­хи в клонировании эмбрионов млекопитающих путем переноса ядер откры­вают перспективы восстановления функций тканей с помощью терапевтического клонирования. При этом ядро соматической клетки пациента вводится в энуклеированный ооцит. Такая клетка In vitro развивается до стадии бластоцисты. Пе­ренос ядер соматических клеток можно использовать для получения соответству­ющих эмбриональных стволовых клеточных линий, которые могут быть стиму­лированы к дифференцировке In vitro и обеспечить пациента аутоклеточным транс­плантатом.

Прежде чем предложить данную процедуру для клинического применения, не­обходимо определить, каким образом соматическое ядро можно репрограммировать без передачи через линию половых клеток. Хотя достигнуты определенные успехи в клонировании эмбрионов путем трансплантации ядер соматических кле­ток, эффективность его все еще очень низкая из-за летальности эмбрионов и по­вышенной частоты уродств среди первого поколения потомков.

Предполагается (пока бездоказательно), что ядро из взрослой клетки или клеток более развитого эмбриона не может быть полностью репрограммировано цитоплазмой ооцита. Не­смотря на то, что инактивация Х-хромосомы в клонированной из перенесенноядерной-клетки мыши происходит без отклонений, необходимо еще определить, насколько полон этот процесс с помощью анализа дополнительных маркеров, которые подлежат эпигенетической модификации во время эмбрионального развития. Дефекты в экспрессии и метилировании некоторых импринтированных генов обнаружены у перенесенноядерных-клонированных мышей. Жизнеспособные потомки доживают до взрослого со­стояния, несмотря на широко распространенную дисрегуляцию этих генов.

Воз­можно, соматические клоны неспособны реактивировать ключевые эмбриональ­ные гены, например, Oct4 во время преимплантационного и раннего постимплан — тационного развития, и, следовательно, неспособны формировать эмбриональные линии. Так как клеточная трансплантационная терапия методом клонирования эм­брионов не требует эмбрионального развития до полного срока, а только формиро­вания бластоцисты и дифференцировки только определенных специфических кле­точных типов, то этого может быть достаточно для практической медицины.

Альтернативный подход предложен для получения аутологических эмбриональных стволовых клеточных линий, а именно путем индукции дифференцировки введения соматическо­го ядра в цитоплазму плюрипотентной стволовой клетки, тем самым обходя про­блематичный этап эмбрионального клонирования.
Для выяснения вопроса — могут ли плюрипотентные клетки восстановить плюрипотентность и репрограммироваться — были исследованы гибриды между не­дифференцированными эмбриональной карциномы или эмбриональные стволовые клетки и полностью дифференцированными клетками.

Гибридные клетки утрачивали стадиеспецифические и тканеспецифические маркеры соматических родительских клеток и De novo активировали при­знаки и гены, характерные для плюрипотентных клеток. Например, инак­тивация Х-хромосомы — процесс, который связан с дифференцировкой и проис­ходит в соматических клетках женского организма. Путем демонстрации реакти­вации Х-хромосомы вслед за слиянием клеток и их случайной инактивации во время дифференцировки можно доказать, что плюрипотентная стволовая клетка способна правильно восстановить метку инактивации.

Более того, при индукции дифференцировки как In vitro, так и In vivo может быть получен широкий спектр дифференцированных клеток. Потенциал развития гибридных клеток можно исследовать также при инъек­ции их в бластоцисту хозяина. При создании жизнеспособных химер можно на­блюдать клеточные гибриды в различных тканях и показать их способность к уча­стию во всех клеточных линиях.

Остается пока неясным, как поддерживается, теряется и восстанавливается плюрипотентность при дифференцировке, образовании опухолей, гаметогенезе и кло­нировании эмбриона.