Среда, 12.12.2018
БИОРЕГЕНЕРАЦИЯ
Меню сайта
Категории раздела
Мои файлы [33]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Главная » Файлы » Мои файлы

Плюрипотентность и способность к образованию опухолей тесно связанные особенности плюрипотентных стволовых клеток.
[ Скачать с сервера (401.0 Kb) ] 02.08.2011, 20:39

Однако на пути внедрения методов лечения с помощью ИПСК оказалось немало «подводных камней» (([xx] ,[xxi], [xxii]). Выяснилось, что перепрограммирование клеток может быть недостаточно эффективным ([xxiii]) или индуцировать мутации ([xxiv], [xxv], [xxvi]). Перепрограммированные клетки не могут развиться в некоторые типы клеток ([xxvii]). В некоторых случаях ИПСК вызывают иммунные реакции, когда они трансплантированы обратно в организм ([xxviii], [xxix], [xxx]). Но, что самое главное, все 4 перепрограммирующих фактора Oct4, Klf4, Sox2 и в особенности c-Myc, являются онкогенами способными индуцировать раковое перерождение клеток ([xxxi]). Поэтому плюрипотентность и способность к образованию опухолей тесно связанные особенности плюрипотентных стволовых клеток. У взрослого человека и других млекопитающих трансплантация  плюрипотентных или эмбриональных стволовых клеток  обычно приводит к образованию тератомы ([xxxii]) – опухоли в которой представлено множество разновидностей дифференцированной ткани  вперемешку со стволовыми  клетками - которая затем может превратиться в злокачественную опухоль – тератокарциному ([xxxiii]).  Если, однако, поместить клетки тератокарциномы в ранний зародыш млекопитающего (на стадии бластоцисты), то они включаются в состав клеточной массы бластоцисты и из такого химерного  (то есть состоящего из клеток от разных организмов) эмбриона нередко развивается нормальное химерное животное. Почти во всех органах и тканях таких животных часть дифференцированных клеток происходит из клеток тератокарциномы, которые совместно с клетками нормального происхождения участвуют в построении здорового организма ([xxxiv], [xxxv]). Учитывая то, что по данным цитогенетического анализа, тератокарциномы, как правило, не являются результатом мутации ([xxxvi]) - их образование, очевидно, связано со «сбоем» морфогенеза из-за возрастного несоответствия этапов эпигенетической программы развития ткани взрослых млекопитающих с начальным на котором находятся эмбриональные стволовые клетки и ИПСК.

Возможно, что это взаимодействие ткани взрослых млекопитающих с эмбриональными стволовыми клетками, приводящее к «сбою» программы морфогенеза из-за возрастного несоответствия, обусловлено биомаркировкой  возрастных изменений с помощью специальных микроРНК. В роли таких биомаркеров ([xxxvii]) могут выступать так называемые онкогенные миРНК, такие как, например miR-19, и некоторые другие члены  кластера    miR-17-92 ([xxxviii]), а также микро РНК  miR-302–367 ([xxxix]).  Не исключена и эпигенетическая маркировка путем, например, метилирования ДНК ([xl]) или ферментативных модификаций гистонов, приводящих к изменению набора специфических маркеров на поверхности клетки (145).

Организм, у которого активно обновляются ткани, рискует заболеть из-за чрезмерной пролиферации его клеток. Худшим вариантом такого заболевания является рак.  К счастью, внутренняя иммунная система организма, включая такие ее составные как клетки-киллеры и система комплемента способны, как оказалось, избирательно удалять недифференцированные клетки, что значительно понижает риск образования опухолей у реципиентов, не страдающих от иммунодефицита. Этому риску также противостоят механизмы подавления опухолевого роста. Одним из таких механизмов является ускоренное старение дефектных клеток. В этом механизме задействованы: сигнальный путь регулируемый белком  p53 ([xli] и сигнальный путь регулируемый белками pRb  и p16 Ink4a ([xlii] [xliii]).  Мутации в этих белках значительно повышают риск развития рака ([xliv]). Вместе с тем именно эти белки играют важнейшую роль в ограничении способности клетки к неограниченному делению ([xlv]  [xlvi]) и перепрограммированию в ИПСК  ([xlvii],  [xlviii] ).  Обнадеживают и данные о том, что в организме есть гены, которые предотвращают превращение стволовых клеток в раковые. Эту роль выполняет ген Sept4 кодирующий белок  ARTS. Белок ARTS обычно локализующийся в митохондриях ([xlix] ), инактивирует белки предотвращающие гибель клеток от апоптоза (программируемой клеточной гибели)  ([l]) и таким образом повышает апоптоз ( [li]).  Мыши лишенные  ARTS  образуют опухоли в два раза чаще, чем нормальные.

     Тем не менее, несмотря на вышесказанное, способность ИПСК к образованию различных опухолей является главным препятствием на пути внедрения клеточной терапии в клиническую практику ([lii], [liii])  Поэтому важно перед трансплантацией клеток проводить их дифференцировку и трансплантировать не ИПСК, а дифференцированные клетки. Универсальные методы для такой дифференцировки уже имеются ([liv]).  Тот факт, что ИПСК человека способны к образованию тератом не только в теле человека, но и в организме некоторых животных, в частности в организме свиней, позволил разработать метод дифференцировки ИПСК в условиях in vivo.  Для этого ИПСК вводят генмодифицированной свинье, у которой подавлена активация иммунной системы на клетки человека ([lv]), а затем, вырезав образовавшуюся тератому, выделяют из нее необходимые дифференцированные клетки ([lvi]), используя моноклональные антитела к тканеспецифичным маркерам на поверхности клеток   Опухоли обладают удивительной способностью поддерживать необходимую им пропорцию клеточных субпопуляций путем превращения имеющихся клеток в те клетки, число которых сократилось ниже необходимого уровня. Так, при избирательном удалении раковых стволовых клеток в результате антираковой терапии, они вновь довольно быстро возникают путем превращения дифференцированных клеток обратно в стволовые, что ведет к возобновлению роста опухоли ([ia]). Рис 1 .  Поэтому очень важно перед трансплантацией клеток полученных из тератомы не только очистить их с помощью «коктейля» антител ([iia]) к поверхностным антигенам плюрипотентности (SSEA-5; CD9; CD90) от недифференцированных плюрипотентных стволовых  клеток, способных дать начало новой тератоме, но и предотвратить возможность трансформации дифференцированных клеток обратно в стволовые. Этого можно достичь, например, с помощью ингибирования синтеза транскрипционного фактора FOXO1, который  необходим для поддержания синтеза  факторов плюрипотенции: OCT4, NANOG, и SOX2. Ингибирование FOXO1 путем преинкубации клеток со специальными интерференционными РНК предотвращает образование тератомы in vivo ([iiia]).     см. Рис 3.2.1  

Были разработаны методы, при которых вероятность раковой трансформации клеток значительно ниже, чем в методике Такахаши и Яманака. Недостатком большинства из этих методов является очень низкая эффективность перепрограммирования ([lvii]). Так например, метод перепрограммирования путем прямой доставки перепрограммирующих белков в клетки имеет эффективность на порядок ниже, чем методика Такахаши и Яманака ([lviii]). Совсем недавно, однако появилась модификация методики Яманаки, которая за счет использования в сочетании с факторами Oct3/4, Sox2 и Klf4 вместо онкогена c-Myc  транскрипционного фактора Glis1 ([lix]), позволила поднять эффективность транскрипции в 10 раз ([lx]).  По утверждению авторов Glis1, которым обычно обогащены неоплодотворенные яйцеклетки и эмбрионы на стадии одной клетки, значительно снижает риск раковой трансформации, так как предотвращает репродукцию клеток, которые не смогли полностью преобразоваться в ИПСК. Такие несовершенные клетки трудно отличить от качественных ИПСК, но они имеют более высокий риск раковой трансформации. Особенностью Glis1 является его способность связываться с γ-рецептором ретиноевой кислоты RORγ, который, как известно, регулирует «часовые» гены (clock-controlled genes), в частности регулятор клеточного цикла p21 ([lxi]).

Избежать осложнений связанных с плюрипотентностью стволовых клеток, возможно, помогут белки FOXO, которые известны своей способностью подавлять образование опухолей. Обнаружено, что ингибирование матричной РНК кодирующей FOXO1 с помощью коротких шпилек интерферирующей РНК приводит к более  чем 90% подавлению синтеза белка FOXO1 в клеточной культуре, которое сопровождалось снижением синтеза OCT4, NANOG, и SOX2, а также потерей стволовыми клетками поверхностных маркеров плюрипотенции.  Трансплантация мышам с иммунодефицитом человеческих эмбриональных стволовых клеток (hESC) обычно приводит к образованию тератомы содержащей клетки всех трех эмбриональных зародышевых листов (что рассматривается как доказательство их плюрипотентности in vivo). Однако при инъекции клеток, предварительно обработанных с целью подавления синтеза белка FOXO1, только у двух из девяти животных были отмечены тератомы,  да и те сравнительно небольшие. ([lxii]).

Такой метод, позволяющий убрать из клеток факторы, использованные при перепрограммировании непосредственно в организме – in vivo, если удастся повысить его эффективность, можно будет сочетать с методами перепрограммирования клеток непосредственно в организме. Такими как например, метод перепрограммирования in vivo некоторых из составляющих более 90- 95% экзокринных клеток поджелудочной железы в β-клетки производящие инсулин ([lxiii]). Недостатком этого потенциально очень перспективного метода (из-за простоты его исполнения – сделал инъекцию и готово) является то, что для доставки в целевые клетки, необходимых для трансдифференцировки клетки факторов транскрипции (нейрогенина (Ngn3), активатора генов инсулина и соматотропина (Pdx1)  и Mafa – фактора связывающего активатор инсулинового гена β-клетки  RIPE3b), используются вирусы и вероятность образования опухоли в результате такого лечения весьма высока ([lxiv]).

Далее см. Использование микро РНК для перепрограммирования соматических клеток

Категория: Мои файлы | Добавил: анатомнет
Просмотров: 923 | Загрузок: 268 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный хостинг uCoz