Высокая дороговизна и низкая эффективность методов перепрограммирования, ограничивающие их широкое использование в биологии и медицине, диктуют необходимость поиска сравнительно дешевых и доступных низкомолекулярных препаратов для повышения скорости и эффективности процессов перепрограммирования. В качестве таких препаратов предполагается использовать вещества модифицирующие эпигеном ([1]). Использование некоторых ингибиторов позволяет повысить эффективность методов перепрограммирования почти в 200 раз и сократить продолжительность процедуры до одной недели ([2], [3]), что создает базис для разработки более безопасных и легко воспроизводимых невирусных методов перепрограммирования соматических клеток человека.

В качестве таких ингибиторов предполагается использовать нижеперечисленные вещества:

Малые молекулы заменители питающих клеток – ингибиторы механизмов дифференциации

EHNA – (эритро-9-(2-гидрокси-3-нонил)аденин) может быть использован для культивирования плюрипотентных стволовых клеток без подложки из питающих клеток, т.к. блокирует дифференцировку и поддерживает синтез маркеров плюрипотенции заменяя экзогенные цитокины и основной ростовой фактор фибробластов - basic fibroblast growth factor (bFGF) или, в случае культуры человеческих ЭСК, фактор роста фибробластов (FGF2). И хотя он известен как ингибитор аденозиндезаминазы и фосфодиэстеразы 2 циклических нуклеотидов подобной способностью поддерживать плюрипотенцию обладают только некоторые простые 9-алкиладенины, но не отличающиеся от них по химической структуре другие ингибиторы аденозиндезаминазы и фосфодиэстеразы 2 циклических нуклеотидов ([4], [5]). Возможно, что эти его способности связаны со способностью ингибировать cGMP- стимулируемые фосфодиэстеразы      (cGMP-stimulated phosphodiesterase).

Плюрипотин (pluripotin), известный также как SC1, Способен поддерживать размножение ЭСК мыши в недифференцированном состоянии ([6]), воздействуя на такие активаторы дифференцировки как регулируемая внеклеточным сигналом киназа 1 (extracellular-signal-regulated kinase 1 - ERK1) и белок-активатор Ras ГТФазы  (Ras GTPase activating protein - RasGAP)

Ингибиторы FGFR

PD173074  ингибитор FGFR   поддерживает плюрипотенцию ЭСК мыши в отсутствие лейкемия ингибирующего фактора LIF ([7]), который сигнализирует посредством тирозин киназ JAK фосфорилирующих  гистон H3Y41 на локусах ключевых генов (промотор Nanog и др.) ([8]) и активации STAT3, необходимого для самообновления ЭСК ([9], [10]).

Ингибиторы метилтрансферазы ДНК

Показано, что ингибиторы метилтрансферазы ДНК такие как, например 5′-азацитидин (5′-azacytidine) и RG108 повышают эффективность перепрограммирования ([11])

1. Бутират – жирная кислота естественного происхождения. Она вызывает аккумуляцию ацетилированных субфракций гистонов, так как ингибирует гистон деацетиллазу. 

 Обработка ею фибробластов человека  повышает эффективность  перепрограммирования в ИПСК с помощью ретровирусных или piggyBac  транспозонных векторов в 15 – 51 раз ([13]), а в случае отсутствия  трансгенов KLF4 или MYC в 100 – 200 раз ([14]). Однако при использовании бутирата следует учитывать, что она вызывает также остановку клеточного цикла в стадии G1 и ингибирование синтеза ДНК ([15]). Поэтому обработка бутиратом должна быть кратковременной.

2. Вальпроивая кислота ( 2-пропилвалериановая кислота) valproic acid (VPA) является противоэпилептическим средством широкого спектра действия также как бутират ингибирует гистон деацетиллазу и повышает эффективность  перепрограммирования в ИПСК ([16])

3.Трихостатин А trichostatin A. (ТСА, TSA). Представители I и II классов деацетиллаз ингибируются трихостатином А, в то время как представители других классов, в частности класса III названные сиртуинами нечувствительны к нему. Повышает эффективность  перепрограммирования в ИПСК ([17], [18])

Ингибиторы MEK

PD0325901 (N-(2,3-dihydroxy-propoxy)-3,4-difluoro-2-(2-fluoro-4-iodo-phenylamino)-benzamide) - производное малорастворимого CI-1040 ингибитора MEK (киназа митоген–активируемой протеинкиназы (mitogen-activated protein kinase kinase) известной также как MAP2K по классификации ферментов EC 2.7.12.2 ). Связываясь с MEK, PD0325901 ингибирует фосфорилирование и активацию MAPK/ERK пути и тормозит пролиферацию раковых клеток. Необходимый компонент коктейля для перепрограммирования ([19]).

Ингибиторы ALK5 [Activin receptor-like kinase 5]

ALK5 называют ген рецептора 1 трансформирующего ростового фактора бетта [transforming growth factor-beta  - TGF-β ]  

A-83-01 : 3-(6-Methyl-2-pyridinyl)-N-phenyl-4-(4-quinolinyl)-1H-pyrazole-1-carbothioamide).

Блокирует фосфорилирование белка Smad2 (Mothers against decapentaplegic homolog 2 ) и ингибирует TGF-β-индуцированное превращение эпителия в мезенхиму ([20]). Ингибирует дифференцировку ИПСК крысы. Помогает поддерживать самообновление ИПСК человека  in vitro.

SB 431542 аналог A-83-01, но более слабый.

Ингибиторы гликоген синтез киназы 3  (Glycogen Synthase Kinase 3 - GSK3)

 CHIR99021 – аминопиридин. Наиболее высокоселективный ингибитор гликоген синтез киназы 3β (Glycogen Synthase Kinase 3β - GSK3β). Моделирует сигнальную систему Wnt. Сигнальная система Wnt обычно активируется при регенерации, что очевидно связано с необходимостью повысить интенсивность пролиферации (размножения) стволовых клеток ([21]). Когда клетки получают Wnt, они реагируют на него снижением скорости деградации клеточных белков, так как  Wnt «заставляет» разрушающий белки фермент, известный под названием GSK3 - Glycogen Synthase Kinase 3 (гликоген синтез киназа 3), оказаться в изоляции,  прочно связанным с внутренней стороной мембраны так называемых мультивезикулярных телец цитоплазмы ([22]). Ингибирование GSK3 повышает устойчивость ЭСК к дифференцировке ([23] ,[24]). Однако при этом повышается вероятность опухолевого роста ([25]).

 Литературу можно скачать [ Скачать с сервера (58.0Kb) ]