Back to chapter

15.7:

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Induced Pluripotent Stem Cells

Languages

Share

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, iPSC, зрелые дифференцированные клетки, такие как клетки кожи, которые перепрограммированы в лаборатории, чтобы быть похожими на недифференцированные эмбриональные стволовые клетки. То есть, они делятся и являются плюрипотентными, способными производить любой тип клеток в теле. Например, клетки сетчатки, которые можно использовать для замены повреждённой ткани сетчатки.Для создания iPSCs, зрелые клетки, такие как фибробласты кожи, берутся у пациента, и помещаются в культуру. Затем, как правило, гены для факторов транскрипции поставляются вирусными векторами в ядра клеток, где они включаются в геном. Факторы транскрипции затем включают гены, которые выражаются эмбриональными стволовыми клетками, эффективно де-дифференцируя их, и приводя их в плюрипотентное состояние.Теперь клетки могут делиться и, в идеале, быть направленными для создания конкретного типа клетки в культуре. Затем новые клетки могут быть пересажены обратно пациенту для работы над повреждением или заболеванием с минимальным риском отторжения, потому что они происходят из собственных клеток пациента.

15.7:

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Стволовые клетки являются недифференцированными клетками, которые делят и производят различные типы клеток. Обычно клетки, которые дифференцируются в определенный тип клеток, являются постмитотичными, то есть они больше не делятся. Тем не менее, ученые нашли способ перепрограммировать эти зрелые клетки так, чтобы они “де-дифференцировались” и возвращались в неспециализированное, пролиферативное состояние. Эти клетки также плюрипотентные, как эмбриональные стволовые клетки, способные производить все типы клеток, и поэтому называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs).

iPSCs потенциально ценны в медицине, потому что пациент, который нуждается в определенном типе клеток, например, кто-то с поврежденной сетчаткой из-за макулярной дегенерации, может получить пересадку необходимых клеток, генерируемых из другого типа клеток в их собственном теле. Это называется аутологичной трансплантации, и это снижает риск отторжения трансплантации, которые могут возникнуть, когда ткани пересажены между людьми.

Процесс

Для создания iPSCs, зрелые клетки, такие как фибробласты кожи или клетки крови от человека выращиваются в культуре. Затем гены для нескольких транскрипционных факторов доставляются в клетки с помощью вирусного вектора, а белки транскрипционных факторов выражаются с помощью механизма клетки. Факторы транскрипции затем включают многие другие гены, которые выражаются эмбриональными стволовыми клетками, возвращая клетки в недифференцированное, пролиферативное и плюрипотентное состояние.

Все еще изучается, действительно ли ИПСК эквивалентны эмбриональным стволовым клеткам, но они, похоже, похожи и могут продуцировать клетки всех трех зародышевых листков тела. Как и в случае с другими типами стволовых клеток, ученые изучают, как эффективно стимулировать дифференциацию определенных типов клеток от ИПСК, чтобы необходимые типы клеток могли производиться в адекватных количествах.

Ранние клинические испытания

В ходе первого клинического испытания клетки сетчатки, полученные из ИПСК, были трансплантированы пациентам с возрастной дегенерацией желтого пятна. С тех пор было одобрено несколько клинических испытаний ИПСК для лечения болезни Паркинсона, болезней сердца и травм спинного мозга. Клетки, взятые у пациентов и превращенные в ИПСК, также используются для изучения их заболеваний в лаборатории. В целом ИПСК являются еще одним источником стволовых клеток для научных исследований.

Suggested Reading

Hamazaki, Takashi, Nihal El Rouby, Natalie C. Fredette, Katherine E. Santostefano, and Naohiro Terada. “Concise Review: Induced Pluripotent Stem Cell Research in the Era of Precision Medicine.” Stem Cells (Dayton, Ohio) 35, no. 3 (March 2017): 545–50. [Source].