Ученые, кажется, приближаются к тому времени, когда из человеческих эмбриональных стволовых клеток можно будет получить практически любой тип ткани. Вы нуждаетесь в нервах или поджелудочной железе, в костях или в коже? Правильная комбинация ростовых факторов, мастерство и терпение … и лабораторная культура тканей сотворит терапевтическое чудо! Но среди этих только что полученных клеток «затаилась» серьезная проблема. После трансплантации в организм пациента любая из оставшихся эмбриональных стволовых клеток - не дифференцировавшихся в клетки нужной ткани – может дать начало опасным опухолям, известным как тератомы.

Ученые Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) нашли способ отделения таких плюрипотентных человеческих эмбриональных стволовых клеток от их дифференцированного потомства до трансплантации в организм пациента. (Плюрипотентность - способность трансформироваться в любой тип ткани взрослого организма).

Профессор Ирвин Вайсман (Irving Weissman), MD. (Фото: med.stanford.edu)

«Применение методов регенеративной медицины предопределяет необходимость полного удаления из любой начавшейся с плюрипотентных клеток культуры клеток, способных образовывать опухоли», - говорит директор Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины доктор медицины Ирвин Вайсман (Irving Weissman), соавтор статьи, опубликованной в журнале Nature Biotechnology. «Чтобы отсеять небольшое количество недифференцированных клеток, которые могли остаться среди 10 или 100 миллионов дифференцированных, составляющих терапевтическую дозу, мы использовали комбинацию антител».

Ученые считают, что эта технология может быть использована для удаления оставшихся опухолеобразующих клеток и из популяций, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs). Такие клетки также могут быть использованы в регенеративной медицине, но, в отличие от эмбриональных стволовых клеток, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получают из клеток взрослых тканей в лаборатории.

«Обычно используемые протоколы дифференциации эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток часто дают начало смешанным клеточным культурам», - объясняет научный сотрудник доктор философии Миха Друккер (Micha Drukker), старший автор исследования. «Так как даже одна единственная недифференцированная клетка может привести к развитию тератомы, мы попытались разработать метод удаления этих клеток до трансплантации».

Тератома – Франкенштейн мира опухолей. Это «солянка» из разных тканей – зубов, волос, костей. Своим замечательным составом они обязаны тому факту, что давшие им начало клетки обладали свойством плюрипотентности. Фактически, способность образовывать тератомы у животных – определяющая черта истинных плюрипотентных клеток.

Но именно это подтверждающее плюрипотентность клетки свойство делает ее использование в терапевтических целях потенциально опасным. Вот почему профессор Вайсман и его коллеги решили попытаться разработать антитело, способное распознавать и связывать только плюрипотентные клетки, и сделать возможным их удаление из смешанной клеточной культуры. Хотя несколько таких антител уже существует, они недостаточно специфичны, чтобы полностью отсеять опухолеобразующие клетки.

Чтобы определить, какие из них наиболее прочно связываются с плюрипотентными клетками, ученые изучили два набора антител, один из которых коммерчески доступен, а второй разработан ими. Среди вновь созданных они нашли антитело, проявляющее высокую специфичность к ранее неизвестному маркеру недифференцированных клеток, который был назван SSEA-5 (stage-specific embryonic antigen-5). Клетки, связанные этим антителом, анти-SSEA-5, экспрессировали высокие уровни специфичных для стволовых клеток генов и по внешнему виду напоминали эмбриональные стволовые клетки. Антитела SSEA-5 проявляли высокую аффинность и к внутренней клеточной массе раннего человеческого эмбриона – группе клеток, из которых получают линии эмбриональных стволовых клеток.

При введении распознанных антителами aнти-SSEA-5 человеческих эмбриональных стволовых клеток мышам в семи случаях из семи образовались быстро растущие тератомы. Клетки, не распознанные анти-SSEA-5, образовали тератомы меньшего размера только в трех из 11 экспериментов. Сочетание анти-SSEA-5 с двумя другими антителами, известными способностью связываться с плюрипотентными клетками, полностью отделяло плюрипотентные клетки от дифференцированных, хотя в некоторых случаях наблюдались небольшие менее разнообразные по составу новообразования.

Эмбриональные стволовые клетки (ESCs). Эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны, то есть способны дифференцироваться в любой тип клеток. Тип клеток, в который они вызревают, зависит от биохимических и других сигналов, получаемых незрелыми клетками. Эта способность делает их потенциальным источником клеток для восстановления поврежденных тканей при таких заболеваниях, как болезнь Паркинсона и инсулинозависимый диабет. (СЭМ) (Фото: Steve Gschmeissner/Science Photo Library, F002/4742)

Проведенный анализ показал, что антитело анти-SSEA-5 распознает и связывается с поверхностной структурой углеводной природы – гликаном. В процессе дифференциации плюрипотентной клетки этот гликан модифицируется в другие гликановые структуры, не распознаваемые антителом анти-SSEA-5.

«Изучение гликанов становится активной областью биологии стволовых клеток», - говорит Чад Тан (Chad Tang), первый автор статьи в Nature Biotechnology. «Многие гликаны демонстрируют высокие уровни экспрессии в эмбриональных стволовых, но не в дифференцированных клетках. Это требует дальнейшего изучения и может привести к выработке новых взглядов на биологию эмбриональных стволовых клеток».

Источник: lifesciencestoday.ru