Группа исследователей из Института Гладстона в США и института Цинхуа в Китае получили индуцированные плюрипотентные стволовые клетки из дифференцированных клеток соединительной ткани, для этого они ввели в них искусственный активатор транскрипции на основе белка Cas9. Если на более понятном языке путем активации «фактора Яманаки» — Sox2, либо Oct4. Результаты исследований были опубликованы в журнале Cell Stem Cell.

«Справка — плюрипотентность (англ. Pluripotency от лат. pluralis — множественный, potentia — сила, мощь, возможность, в широком смысле можно перевести как «возможность развития по разным сценариям»). В биологических системах этот термин относится к клеточной биологии и к биологическим соединениям. Плюрипотентные клетки могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов (плаценты и желточного мешка)»

Наверное все знают, что стволовые клетки достаточно ценный материал в медицине. Они могут дать много разных видов клеток — нейроны, кардиомициты, клетки сетчатки, которые потом используют при трансплантации в больной орган. Более того, сами клетки также могут трансплантироваться, например инъекция таких клеток в мозг человека перенесшего инсульта, значительно улучшает его состояние.
В 2012 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получил японский ученый Яманаке, как раз таки за технологии превращения дифференцированных клеток в стволовые (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — iPSC). Исходя из его работ для этого нужно в клетках экспрессировать четыре белка — фактора транскрипции Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc. Начиная с 2012 года их условно называют «факторами Яманаки».

Группа американских и китайских ученых для повышения экспрессии факторов Яманаки использовали систему CRISPR-активации на базе модифицированного неактивного белка Cas9 (dCas9).Система активации dCas9 позволяет выделить «нужный» ген в одной и той же клетке. Система активации dCas9 может использоваться для точного управления, чтобы знать, какие ячейки активированы и в какое время происходит активация. Клетки также могут быть перепрограммированы или дифференцированы по типу клеток в другую, увеличивая экспрессию определенных генов, важных для формирования или поддержания типа клеток.
Именно в данном случае система dCas9 используется как «средство доставки» активаторных или репрессорных белков к конкретному участку генома для управления экспрессией генов.

В качестве искусственного активатора в работе был использована конструкция dCas9-SunTag-VP64 (разработана ранее), которая увеличивает количество привлеченных активаторных доменов VP64 к регуляторному участку гена, в результате чего уровень экспрессии выбранного гена значительно увеличивается.
Схема работы искусственного активатора dCas9-SunTag-VP64 следующая — к промотору нужного гена с помощью гидовой РНК привлекается белок и активирует транскрипцию гена.

Для тестирования одновременной активации двух «факторов Яманаки» и трех других «стволовых» факторов исследователи сначала использовали мышиные эмбриональные фибробластомы (дифференцированные клетки соединительной ткани). При этом они убедились, что в клетках происходит ремоделирование генома и активация генов, которые характерны для стволовых клеток. Повышенная экспрессия панели генов (Oct4, Sox2, Nanog, Esrrb, Nr5a2 и Utf1) послужила маркером плюрипотентного состояния клеток.
Потом ученные стали активировать факторы по одному и в результате обнаружили, что высокий уровень активации гена Sox2,путем привлечения к одному из его регулярных участков (промотор S-17) dCas9, дает индукцию в плюрипотентные стволовые клетки как мышиных эмбриональных фибробластов, так и фибробластов, выделенных из кожи взрослой мыши. Стволовые клетки, полученные таким образом, сохраняли свои свойства в течении 20 пересевов. Активация фактора Oct4 путем направления dCas9 к промотору гена и к удаленному регуляторному участку дала аналогичный результат — превращение мышиных фибробластов в стволовые клетки.

Таким образом, исследования для получения стволовых клеток развиваются и возможно со временем, стволовые клетки смогут помочь в борьбе со многими болезнями.