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.