«Мы невероятно близки к созданию настоящих стволовых клеток крови человека в чашке», — говорит старший исследователь Джордж Дейли, доктор медицинских наук, возглавляющий исследовательскую лабораторию Программы стволовых клеток Бостонской детской больницы и декан Гарвардской медицинской школы. «Эта работа — кульминация более чем 20-летнего стремления».Хотя клетки, полученные из плюрипотентных стволовых клеток, представляют собой смесь истинных стволовых клеток крови и других клеток, известных как клетки-предшественники крови, они оказались способны генерировать несколько типов клеток крови человека при введении в организм мышей.«Этот шаг открывает возможность взять клетки у пациентов с генетическими заболеваниями крови, использовать редактирование генов для исправления их генетических дефектов и создания функциональных клеток крови», — говорит Риохичи (Рио) Сугимура, доктор медицинских наук, первый автор исследования и доктор наук. сотрудник лаборатории Дейли. «Это также дает нам возможность иметь безграничные запасы стволовых клеток и крови, получая клетки от универсальных доноров. Это потенциально может увеличить кровоснабжение пациентов, нуждающихся в переливании».
Сочетание двух подходов для достижения прорываС тех пор, как в 1998 году были выделены эмбриональные стволовые (ES) клетки человека, ученые без особого успеха пытались использовать их для создания кроветворных стволовых клеток. В 2007 году три группы (включая лабораторию Дейли) сгенерировали первые индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки из клеток кожи человека посредством генетического репрограммирования.
Позднее iPS-клетки использовались для создания нескольких типов клеток человека, таких как нейроны и клетки сердца, но кроветворные стволовые клетки оставались неуловимыми.Сугимура, Дейли и его коллеги объединили два предыдущих подхода. Во-первых, они подвергли плюрипотентные стволовые клетки человека (как ES-, так и iPS-клетки) химическим сигналам, которые заставляют стволовые клетки дифференцироваться в специализированные клетки и ткани во время нормального эмбрионального развития. Это привело к образованию гемогенного эндотелия, ранней эмбриональной ткани, которая в конечном итоге дает начало стволовым клеткам крови, хотя переход к стволовым клеткам крови никогда не был достигнут в чашке.
На втором этапе команда добавила генетические регуляторные факторы (называемые факторами транскрипции), чтобы подтолкнуть гемогенный эндотелий к состоянию кроветворения. Начиная с 26 факторов транскрипции, идентифицированных как вероятные кандидаты, в конечном итоге их осталось всего пять (RUNX1, ERG, LCOR, HOXA5 и HOXA9), которые были необходимы и достаточны для создания стволовых клеток крови. Они доставляли факторы в клетки с лентивирусом, который используется в некоторых формах генной терапии.
Наконец, они трансплантировали мышам гемогенные эндотелиальные клетки, полученные с помощью генной инженерии. Спустя несколько недель небольшое количество животных несли в костном мозге и кровообращении несколько типов человеческих клеток крови. К ним относятся предшественники эритроцитов, миелоидные клетки (предшественники моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, тромбоцитов и других клеток), а также Т- и В-лимфоциты. У некоторых мышей после вакцинации развился иммунный ответ человека.
ES-клетки и iPS-клетки были одинаково хороши в создании стволовых клеток крови и клеток-предшественников при применении этого метода. Но больше всего исследователей интересуют iPS-клетки, которые предлагают дополнительную возможность получать клетки непосредственно от пациентов и моделировать заболевание.«Теперь мы можем моделировать функцию крови человека у так называемых« гуманизированных мышей », — говорит Дейли. «Это важный шаг вперед в развитии нашей способности исследовать генетические заболевания крови».Что такое стволовые клетки крови?
Методика исследователей позволила получить смесь стволовых клеток крови и так называемых гематопоэтических клеток-предшественников, которые также дают начало клеткам крови. Их конечная цель — расширить свои возможности по производству настоящих стволовых клеток крови практичным и безопасным способом, без необходимости в вирусах доставлять факторы транскрипции, и внедрить методы редактирования генов, такие как CRISPR, для исправления генетических дефектов в плюрипотентных стволовых клетках. до того, как будут созданы клетки крови.Одна из проблем в создании настоящих стволовых клеток крови человека заключается в том, что никто не смог полностью охарактеризовать эти клетки.«Было сложно« увидеть »эти клетки, — говорит Сугимура. «Вы можете приблизительно охарактеризовать стволовые клетки крови на основе поверхностных маркеров, но даже с этим, возможно, это не настоящая стволовая клетка крови.
И как только она начнет дифференцироваться и образовывать клетки крови, вы не сможете вернуться и изучить ее — его уже нет. Лучшая характеристика стволовых клеток крови человека и лучшее понимание того, как они развиваются, дадут нам ключ к созданию настоящих стволовых клеток крови человека ».