Umprogrammierung von somatischen zu iPS-Zellen

Somatische Zellen können umprogrammiert werden, indem Gene für vier Transkriptionsfaktoren – Oct4, Sox2, Klf4 und c-Myc – künstlich eingeführt werden. Diese Gene werden mit Hilfe von viralen Vektoren separat in die Zellen übertragen.

Wenn sich die Gene in das Genom integrieren, werden diese Transkriptionsfaktoren exprimiert. Sie verändern außerdem das Genexpressionsmuster der Zelle, um das Zellwachstum zu aktivieren, den Stoffwechsel zu verändern und das Zytoskelett umzugestalten.

c-Myc aktiviert Gene, um die Zellproliferation zu fördern; es hilft auch, das Chromatin zu reorganisieren, damit die anderen drei Transkriptionsfaktoren Gene binden und regulieren können, die für die Pluripotenz erforderlich sind.

Klf4 bildet mit Oct4 und Sox2 einen Komplex, um die Expression von Nanog zu aktivieren – einem Transkriptionsfaktor, der für die Selbsterneuerung benötigt wird. Darüber hinaus unterdrückt Klf4 spezifische Gene, die an der Seneszenz der Zellen beteiligt sind, wodurch die Pluripotenz weiter aufrechterhalten wird.

Oct4, Sox2 und Nanog sind die wichtigsten Transkriptionsfaktoren, die mehr als 300 Gene regulieren, einschließlich derjenigen, die für metabolische Veränderungen und die Reorganisation des Zytoskeletts verantwortlich sind – Ereignisse, die Zellen über mehrere Generationen hinweg in pluripotente Zellen verwandeln.