Ученые предлагают безопасный способ перепрограммирования клеток с помощью РНК

Ученые предлагают безопасный способ перепрограммирования клеток с помощью РНК

За последние годы ученые доказали, что они могут перепрограммировать клетки человеческой кожи и вернуть их в незрелое состояние, позволяющее им стать клетками любого типа. Эта свойство клеток, известное как плюрипотентность, обещает лечение таких заболеваний как диабет и болезнь Паркинсона путем трансформации собственных клеток пациента в клетки не функционирующей в его организме ткани. За последние годы ученые доказали, что они могут перепрограммировать клетки человеческой кожи и вернуть их в незрелое состояние, позволяющее им стать клетками любого типа. Эта свойство клеток, известное как плюрипотентность, обещает лечение таких заболеваний как диабет и болезнь Паркинсона путем трансформации собственных клеток пациента в клетки не функционирующей в его организме ткани. Однако используемые в настоящее время методы преобразования клеток создают серьезные препятствия для развития таких технологий. Для доставки генов, необходимых для перепрограммирования клеток в плюрипотентное состояние, ученые используют вирусы, несущие ДНК, интегрируемую затем в собственную ДНК клетки. Но основанное на ДНК перепрограммирование таит в себе опасность возникновения нарушений в геноме клетки и превращения ее в раковую. Ученые Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) доказали, что они могут осуществлять доставку таких перепрограммирующих генов, используя РНК – генетический материал, обычно несущий инструкции от ДНК к клеточным механизмах построения белков. Этот метод может оказаться гораздо безопаснее, чем основанное на ДНК перепрограммирование, считают исследователи - доцент кафедры электротехнической и биологической инженерии Мехмет Фатих Яник (Mehmet Fatih Yanik) и аспирант Мэттью Эйнджел (Matthew Angel). Яник и Эйнджел описывают свой метод в статье в журнале PloS ONE. Тем не менее, ученые отмечают, что у них пока нет оснований заявлять, что они могут перепрограммировать клетки в плюрипотентное состояние. Для этого им необходимо в течение длительного периода времени выращивать клетки в лаборатории, а затем изучить их способность развиваться в другие типы клеток – процесс, проводимый сейчас в их лаборатории. Их главным достижением является демонстрация того, что необходимые для перепрограммирования гены можно доставлять в клетку с помощью РНК. «До нас еще никто не разработал метода многократной трансфекции клеток кодирующими белки РНК», - говорит Яник. (Трансфекция – процесс внедрения в клетки человека и животных ДНК или РНК без использования вирусов.) В 2006 году ученые из Киотского университета (Kyoto University) доказали, что могут перепрограммировать клетки кожи мышей в плюрипотентное, подобное эмбриональному, состояние с помощью всего четырех генов. Совсем недавно другие исследователи достигли тех же результатов на человеческих клетках, доставив кодируемые этими генами белки непосредственно в зрелые клетки, но этот процесс гораздо дороже, менее эффективен и более трудоемок, чем перепрограммирование с помощью ДНК. Яник и Эйнджел решили попробовать другой альтернативный вариант, проведя трансфекцию с помощью матричных РНК (мРНК) – короткоживущих молекул, переносящих генетические инструкции, скопированные с ДНК. Однако они обнаружили, что РНК-трансфекция представляет собой достаточно сложную задачу: при введении в зрелые клетки кожи человека молекулы мРНК вызывают иммунный ответ, в норме направленный на защиту от РНК-содержащих вирусов. Неоднократное воздействие длинными цепочками РНК приводит клетки к «самоубийству» – клетки жертвуют собой, чтобы спасти весь организм от заражения. Яник и Эйнджел знали, что некоторые РНК-содержащие вирусы, например, вирус гепатита С, успешно подавляют этот иммунный ответ. После изучения информации о механизмах защиты вируса гепатита С от реакции иммунной системы они провели эксперименты, доказывающие возможность выключения иммунной реакции путем доставки в клетки коротких интерферирующих РНК (siРНК), блокирующих выработку нескольких ключевых белков, необходимых для иммунного ответа. После того, как защитный механизм выключен, мРНК, несущие гены для перепрограммирования, можно безопасно доставлять в клетку. Исследователи доказали, что если каждый день вводить к клетки siРНК и мРНК, они могут вырабатывать необходимые для перепрограммирования белки больше недели.