"Ląstelių
tapatybė nustatoma vystymosi metu, siekiant įgyti ir palaikyti specializuotas
ląstelių funkcijas somatinėse ląstelėse. Ląstelių perprogramavimas gali
manipuliuoti ląstelių tapatybe, leidžiant generuoti norimus ląstelių tipus,
kurie suteikia platų pritaikymą ligų modeliavimui, vaistų atradimui ir
regeneracinei medicinai. Naudojant ląstelių faktorius, įskaitant oocitų
komponentus ir transkripcijos faktorius, pelės ir žmogaus somatinės ląstelės
gali būti perprogramuotos į pluripotentines kamienines (PS) ląsteles.
Mes parodėme, kad
cheminė stimuliacija gali perprogramuoti pelių somatines ląsteles į PS
ląsteles, paprasčiausiai veikiant mažomis molekulėmis. Šis cheminio perprogramavimo
metodas sinergiškai nukreiptas į ląstelių signalizacijos kelius ir
epigenetinius modifikatorius be genų manipuliavimo ir suteikia didelių
pranašumų, kuriant farmakologines ir terapines strategijas. Be to, šis metodas
taip pat įgalina linijos konvertavimą tarp funkcinių somatinių ląstelių tipų.
Nepaisant to,
ankstesni cheminio perprogramavimo bandymai nesugebėjo atkurti žmogaus PS (hPS)
ląstelių iš somatinių ląstelių, todėl reikia visiškai iš naujo nustatyti
somatinį epigenomą. Ši problema gali būti susijus su tuo, kad žmogaus somatinės
ląstelės išsivystė taip, kad jų epigenetinis kraštovaizdis būtų stabilesnis,
kad apsaugotų savo ląstelių tapatybę nuo cheminių trikdžių.
Užuominas, kaip
įveikti šią kliūtį, suteikia nepaprastai universalūs tam tikrų žemesniųjų
gyvūnų diferenciacijos procesai. Pavyzdžiui, sužalotos somatinės ląstelės
aksolotlyje gali reaguoti į išorinius signalus, kad pradėtų ląstelių
dediferenciaciją, sukeldamos plastinę būseną, kuriai būdingas somatinių
ląstelių tapatumo praradimas, padidėjęs ląstelių dauginimasis ir su vystymusi
susijusių genų reaktyvacija. Svarbu tai, kad tokia plastinė būsena dažnai turi
santykinai atvirą chromatino architektūrą su padidintu prieinamumu, o tai
būtina, norint sukelti naują ląstelės likimą. Taigi, mes manome, kad tokios
plastinės būsenos atkūrimas yra labai svarbus, veikiant mažoms molekulėms, kurios
atrakina ribotą žmogaus somatinių ląstelių potencialą ir leidžia generuoti hPS
ląsteles.
Chemiškai sukelta
dediferenciacija
Siekdami
paskatinti žmogaus somatinių ląstelių diferenciaciją, mes sutelkėme dėmesį į
tokių mažų molekulių nustatymą, kurios sutrikdytų jungiamojo audinio fibroblastų ląstelių tapatybę,
skatintų ląstelių dauginimąsi ir vėl suaktyvintų su dediferenciacija
susijusius genus. Pirmiausia išbandėme mažas molekules, naudojamas pelių
cheminiam perprogramavimui, ir nustatėme mažų molekulių derinį (CHIR99021,
616452 ir TTNPB), kuris pavertė žmogaus fibroblastus į epitelio tipo ląsteles. Papildomas
cheminių bibliotekų patikrinimas parodė, kad mažos molekulės, vadinamos Y27632, ABT869 ir SAG dar labiau
skatino į epitelį panašių ląstelių susidarymą.
Nuosekliai šis gydymas padidino
su epitelio ląstelėmis susijusių genų (vadinamų KRT8, KRT18 ir KRT19) aktyvumą ir
sumažino fibroblastų žymenų genų grupės aktyvumą, o tai rodo fibroblastų tapatybės
praradimą. Imunofluorescencija ir kiekybinė PGR su atvirkštinės transkripcijos
(RT-qPCR) analize parodė LIN28A ekspresiją kultūroje – LIN28A yra svarbus genas,
reguliuojantis skirtingų rūšių diferenciaciją ir regeneraciją." [1]
Silicio slėnyje yra startuolis, kuris bando žemas
jauninančių faktorių koncentracijas, kad atjaunintų visą žmogaus kūną.
1. Nature volume 605, pages 325–331 (2022)