«Подумайте о мультфильме« Трансформеры », где грузовики и автомобили превращаются в роботов. Мы манипулируем генами в ядре клетки, чтобы производить определенные белки, изменяя обычный рецепт роста и созревания и трансформируя взрослые клетки в клетки нового типа с способность трансформироваться в клетки любого другого типа ", — сказал Кук, старший автор и заведующий кафедрой сердечно-сосудистых наук.Эти клетки, называемые индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), могут быть дифференцированы в соматические клетки любого типа, что делает их потенциально ценным оружием против множества заболеваний. Кук и его коллеги обнаружили, что активные формы кислорода (АФК, также известные как свободные радикалы, полученные из кислорода), играют решающую роль в ядерном репрограммировании.
Используя различные методы, чтобы побудить соматические клетки стать ИПСК, исследователи впервые обнаружили, что на ранних стадиях репрограммирования трансформация постоянно сопровождалась увеличением генерации АФК.«Когда мы использовали генетические инструменты, чтобы отключить ферменты, контролирующие генерацию ROS, или связали любые генерируемые ROS с антиоксидантами, мы наблюдали заметное снижение образования колоний iPSC», — сказал Кук. «И наоборот, избыточное производство АФК нарушает образование стволовых клеток, что означает, что оптимальное производство ИПСК происходит в« зоне Златовласки »генерации свободных радикалов — слишком мало или слишком много, и перепрограммирование прекращается».Наконец, исследователи обнаружили, что генерация АФК ослабевает по мере созревания ИПСК, и эти зрелые колонии стволовых клеток лучше всего выживают в клеточной среде с низким уровнем АФК.
Эта работа является продолжением статьи 2012 года в журнале Cell, где Кук показал, что вирусы, используемые для доставки генов перепрограммирования, были чем-то большим, чем просто носителями.«Мы узнали, что вирусные векторы играли роль в репрограммировании. Их активация врожденной иммунной передачи сигналов вызывала эпигенетические изменения, которые были абсолютно необходимы для трансформации соматических клеток в ИПСК», — объяснил Кук, владеющий Джозефом С. «Расти».
Уолтер и Кэрол Уолтер Луки, заслуженные президентские звания по исследованиям сердечно-сосудистых заболеваний.Известно, что врожденная иммунная сигнализация стимулирует производство АФК, которые участвуют в защите клеток. Кук сказал, что команда разрабатывает методы управления сигнализацией врожденного иммунитета АФК, чтобы максимизировать производство ИПСК и лучше направлять их дифференциацию.Лучшее понимание механизма, с помощью которого соматические клетки перепрограммируются в плюрипотентные клетки, имеет решающее значение для текущей работы по пониманию и лечению заболеваний.
Например, можно взять клетки кожи людей с болезнью Альцгеймера, превратить их в ИПСК, а затем дифференцировать их на нейроны, чтобы ученые могли изучить клетки мозга этого человека. Таким образом, ИПСК полезны для понимания различных процессов заболевания, а также могут использоваться для разработки регенеративных методов лечения.