Ученые нашли способ перепрограммировать больные клетки организма

За превращение одной клетки в другую, в частности, кожи человека — в стволовую, ученые в свое время получили Нобелевскую премию. Однако прежде, чем стволовая клетка появится на свет, ей необходимо пройти через довольно сложные этапы трансформации. Поэтому консорциум американских ученых подумал: а почему бы не научиться сразу перепрограммировать клетки, минуя промежуточный этап?

«Клетки в нашем организме имеют специализацию, — говорит Индика Раджапаксе, автор исследования из Мичиганского университета. — То, что мы предлагаем, может помочь клеткам перепрограммироваться из одного типа в другой».

Раджапаксе отмечает, что идея прямого перепрограммирования не нова. В конце 1980-х годов команда во главе с покойным ученым Гарольдом Вайнтраубом превратила клетки кожи непосредственно в мышечные клетки путем их «купания» в молекуле, которая открывала определенные гены в ДНК для «чтения».

Новая модель основывается на этой же идее, также используя силу этих молекул, называемых транскрипционными факторами (ТФ). Но вместо того, чтобы «купать» всю клеточную культуру в одном ТФ, ученые ищут конкретные клетки со специфическими ТФ и на определенном важном отрезке своей жизни. Затем они используют математическую модель управления для соединения всей информации, известной науке о той или иной клетке на молекулярном уровне, и используют ее для определения времени и последовательности инъекции ТФ для получения нового типа клетки.

«У нас сейчас так много данных об РНК, активности ТФ, и Hi-С-конфигурации хромосомы, что можем определить, как часто две частицы хроматина находятся рядом друг с другом и перейти к желаемой конфигурации напрямую», — говорит Раджапаксе.

Техника Hi-C позволяет ученым отслеживать расположение и контакт между отдельными белковыми частями ДНК под названием хроматины. Поэтому, даже если два гена находятся далеко друг от друга на цепочке ДНК, они могут сблизиться, благодаря гибкой структуре цепочек, находящихся все время в движении. Если один из этих генов будет «прочтен», он может создать ТФ, который запускает процесс «чтения» для другого гена, создавая определенный тип белка, играющий ключевую роль в трансформации клетки. Объем данных, полученных по результатам такого анализа, огромен и требует применения современных методов биоинформатики для его обработки.

Алгоритм, открытый учеными, может помочь в лечении рака, так как раковые клетки могут перепрограммироваться из здоровых примерно тем же способом. Также он будет полезен в регенеративной медицине.

Результаты двух клинических испытаний, проведенных в Университете Майами, показали, что симптомы старения можно обратить с помощью терапии стволовыми клетками и что такое лечение безопасно и эффективно воздействует на основные возрастные проблемы.