Теперь учёные могут заставить клетки, полученные от взрослой свиньи, превратиться в плюрипотентные стволовые клетки (СК), похожие на эмбриональные стволовые клетки, способные развиваться в любой тип клеток тела. Впервые в мире это сделано с использованием соматических (не половых) клеток животного с копытами.
У этого достижения имеются далеко идущие применения. Исследователи смогут создавать модели человеческих генетических заболеваний, генетически изменять животных для трансплантации органов человеку, а так же создавать свиней, устойчивых к таким заболеваниям, как свиной грипп.Эта работа стала первой опубликованной статьей нового журнала Journal of Molecular Cell Biology.
Доктор Лей Ксяо (Lei Xiao), руководитель исследования говорит: «До сегодняшнего дня все попытки получить плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки копытного животного из ранних эмбрионов заканчивались безуспешно. Нами впервые были получены плюрипотентные стволовые клетки одомашненного копытного животного. Таким образом, это совершенно новое, очень важное достижение, имеющее огромное количество применений, как для человека, так и для животных».
Доктор Ксяо, который возглавляет лабораторию стволовых клеток Шанхайского института биохимии и клеточной биологии, и его коллеги добились создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, используя транскрипционные факторы для репрограммирования клеток, взятых из уха или костного мозга свиньи. После введения смеси репрограммирующих факторов в клетки с помощью вируса, клетки изменяются и развиваются в лабораторных условиях в колонии, напоминающие эмбриональные стволовые клетки. Дальнейшие тесты подтвердили, что такие стволовые клетки, на самом деле, способны дифференцироваться в различные клеточные типы и формировать три слоя эмбриона – эндодерму, мезодерму и эктодерму, т.е. они обладают характеристиками эмбриональных стволовых клеток. Информация, полученная из успешного индуцирования плюрипотентности стволовых клеток, означает, что теперь учёным станет легче разработать методику получения эмбриональных стволовых клеток свиньи и других копытных животных.
По словам доктора Ксяо, плюрипотентные стволовые клетки свиней могут быть широко использованы, например, для точного создания трансгенных животных для трансплантации органов. Свиньи проявляют существенное сходство с человеком, их размеры органов очень похожи на человеческие. Мы сможем использовать эмбриональные стволовые клетки или индуцированные стволовые клетки для изменения генов, ответственных за иммунный профиль свиньи, чтобы сделать органы свиньи более совместимыми с человеческой иммунной системой.
Плюрипотентные стволовые клетки свиней так же могут быть использованы для создания моделей человеческих генетических заболеваний. Многие человеческие болезни, такие как диабет, появляются по причине расстройства генной экспрессии. Мы можем изменить гены свиньи в стволовых клетках и вырастить животное с таким же генетическим расстройством, т.е. они будут иметь сходные синдромы, которые наблюдаются у пациентов. Таким образом, с использованием модели свиньи, станет возможным разработать новые методы лечения данного заболевания.
«Для борьбы со свиным гриппом, например, мы можем создать точную генетически-модифицированную свинью с устойчивостью к данному заболеванию. Для этого, во-первых, необходимо найти ген с противогриппной активностью или ингибитор пролиферации вируса свиного гриппа; во-вторых, мы должны ввести этот ген в плюрипотентные стволовые клетки свиньи – произвести процесс, который называется «knock-in». Или наоборот, так как вирус свиного гриппа должен связаться с рецептором на клеточной поверхности, чтобы войти в клетку и начать пролиферировать, мы можем «выключить» этот рецептор у свиньи, путём точного действия на его ген в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках».
Доктор Ксяо считает, что его открытие, в дополнение к медицинским приложениям для свиней и человека, может быть использовано для совершенствования животноводства, не только путём оздоровления свиней, но так же с изменением генов, ответственных за рост.
Однако доктор Ксяо предупреждает, что пройдет еще несколько лет, прежде чем можно будет реализовывать медицинские приложения его исследования на клиническом уровне.
Следующим этапом его исследования станет использования индуцированных плюрипотентных стволовых клетках свиньи для создания геномодифицированых свиней. Эти модифицированные животные будут либо «knock in» свиньями, несущими дополнительный генетический материал (например, кусочек человеческой ДНК), либо «knock out» свиньями, у которых будет предотвращено функционирование определённых генов.
В комментарии к данной работе главный редактор журнала, профессор Даншенг Ли (Dangsheng Li) говорит: «Это исследование очень впечатляющее, так как здесь впервые точно показано получение плюрипотентных стволовые клетки копытного вида, что открывает интереснейшие возможности создания точных, геномодифицированных животных для исследований, терапии и для сельскохозяйственных нужд».
