Индуцированные стволовые клетки

Индуцированные стволовые клетки

Индуцированные стволовые клетки — cтволовые клетки, полученные из каких-либо иных (cоматических, репродуктивных или плюрипотентных) клеток путем эпигенетического перепрограммирования. В зависимости от степени дедифференцировки клетки при перепрограммировании различают: индуцированные тотипотентные, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) и получаемые так называемым прямым перепрограммированием или каким-либо иным способом[1] индуцированные прогениторные (мультипотентные или унипотентные) стволовые клетки, иногда называемые также индуцированными соматическими стволовыми клетками (ИССК).

В настоящее время существует три пути перепрограммирования соматических клеток в плюрипотентные стволовые клетки[2] Это:

  1. Пересадка ядер, взятых из соматических клеток, в оплодотворенную яйцеклетку, из которой предварительно удалено ядро[3] или, в случае яйцеклетки человека, когда удаление ядра нарушает дальнейшее деление ооцита, просто в оплодотворенную яйцеклетку с ядром[4][5];
  2. Слияние соматических клеток с плюрипотентными стволовыми клетками[6] и
  3. Модификация соматической клетки, индуцирующая её превращение в стволовую клетку, с помощью: генетического материала кодирующего белковые репрограммирующие факторы[7][8][9]; рекомбинантных белков[10][11]; микроРНК[12][13][14][15] и низкомолекулярных биологически активных веществ[16],[17][18][19][20].

Содержание

Природные процессы индукции

Метаплазией называют обратимую замену одного дифференцированного типа клеток на другой тип зрелых дифференцированных клеток[21]. Этот переход от одного типа клеток к другому может быть частью нормального процесса созревания или вызван каким-то индуцирующим его стимулом. Примерами этого перехода можно назвать трансформацию клеток радужной оболочки глаза в линзу в процессе созревания и превращение клеток пигментного эпителия сетчатки в нейральную сетчатку при регенерации глаза у взрослых тритонов. Этот процесс позволяет организму заменить исходные клетки, не подходящие к новым условиям, на новые которые больше подходят к новым условиям. В опытах на клетках имагинальных дисков дрозофилы было обнаружено, что существует ограниченное число стандартных дискретных состояний дифференцировки и клеткам приходится выбирать одно из них. Тот факт, что трансдетерминация (смена пути дифференцировки) часто происходит не в одной, а сразу в группе клеток доказывает, что она вызвана не мутацией, а именно индуцирована[22][23].

Индуцированные тотипотентные клетки

Индуцированные тотипотентные клетки обычно используют для клонирования и получения генетически модифицированных животных. Эти клетки можно получить с помощью перепрограммирования соматических клеток путем переноса ядер соматических клеток (Somatic cell nuclear transfer — SCNT) в ооциты-реципиенты[24][25][5]. При этом ооциты не обязательно должны принадлежать тому же виду. Иногда удается использовать ооциты других видов, например овец[26]. Эффективность перепрограммирования можно повысить в два раза, если за сутки до пересадки остановить мейоз ооцитов-реципиентов с помощью бутиролактона1 в комбинации с нейротрофическим фактором мозга (BDNF)[27]. Разработан метод, открывающий новые возможности для создания генетически модифицированных животных с помощью гаплоидных эмбриональных стволовых клеток, которые могут быть использованы вместо спермы. Для этого из ооцита удаляют ядро. Затем в него вводят микроинъекцией сперму. Из образующейся в результате этого бластоцисты получают гаплоидные эмбриональные стволовые клетки. Эти клетки, синхронизованные в М фазе, вводят в ооцит вместо спермы, в результате чего развивается жизнеспособное потомство[28]. Эти разработки, вместе с данными о возможности неограниченного получения ооцитов из митотически активных половых стволовых клеток[29], открывают возможность промышленного производства трансгенных сельскохозяйственных животных. Так, в Китае с помощью упрощенной техники клонирования получены трансгенные овцы, у которых улучшено качество мяса и молока за счет увеличения в них незаменимых ненасыщенных жирных кислот, которые снижают риск развития ишемической болезни сердца и необходимы для поддержки глаз и головного мозга. Ген, вызывающий синтез ω-3 полиненасыщенных жирных кислот успешно удалось передать трансгенной овце.

Подобные технологии могут также найти клиническое применения для преодоления цитоплазматических дефектов в ооцитах человека[30]. Например, разработаны технологии, которые могут воспрепятствовать нежелательному наследованию митохондриального заболевания, которое передается следующему поколению. Митохондрии, которые часто называют «электростанцией клетки», содержат генетический материал, который передается от матери к ребёнку. Мутации митохондриальной ДНК могут вызвать диабет, глухоту, заболевания глаз, желудочно-кишечные расстройства, болезни сердца, деменцию и ряд других неврологических заболеваний. Пересадкой ядра из яйцеклетки одного человека (несущей дефектную митохондриальную ДНК) в другую (здоровую) можно эффективно заменить цитоплазму клетки и вместе с ней митохондрии (и их ДНК)[31] . Полученная таким образом яйцеклетка может рассматриваться как имеющая двух матерей. Эмбрион образующийся после оплодотворения такой яйцеклетки будет иметь здоровую митохондриальную ДНК[32]. Однако насколько оправданы подобные манипуляции с клетками человека с точки зрения биоэтики пока не ясно.

ИПСК как результат радикального омоложения

Впервые ИПСК были получены в виде перевиваемой тератокарциномы индуцированной трансплантатом, взятым из мышиных эмбрионов[33]. Было доказано, что тератокарциномы образуются из соматических клеток[34]. Тот факт, что из клеток тератокарциномы можно получить нормальную мышь доказывал их плюрипотентность[35][36][37]. Оказалось, что клетки тератокарциномы, выделяя в культуральную среду различные факторы, способны поддерживать культуру плюрипотентных стволовых клеток эмбриона в недифференцированном состоянии[38]. Таким образом, ещё в 1980-е годы стало ясно[39][40][41], что трансплантация плюрипотентных или эмбриональных стволовых клеток во взрослый организм млекопитающих обычно приводит к образованию тератомы, которая затем может превратиться в злокачественную опухоль — тератокарциному[42]. Если, однако, поместить клетки тератокарциномы в ранний зародыш млекопитающего (на стадии бластоцисты), то они включаются в состав клеточной массы бластоцисты и из такого химерного (то есть состоящего из клеток от разных организмов) эмбриона нередко развивается нормальное химерное животное. Почти во всех органах и тканях которого часть дифференцированных клеток происходит из клеток тератокарциномы, которые совместно с клетками нормального происхождения участвуют в построении здорового организма[43][40][41]. Это свидетельствовало о том, что причиной образования тератомы является диссонанс в стадии развития донорных клеток и окружающих их клеток реципиента (так называемой ниши). Уже тогда, используя ретровирусные векторы, удалось ввести инородные гены в мышиные химеры, полученные с помощью клеток тератокарциномы[44].

В августе 2006 года японские исследователи сумели превратить клетки мышиной кожи (фибробласты) в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — ИПСК (induced pluripotent stem cells — iPSC), используя для модификации клетки всего четыре репрограммирующих фактора: Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc, доставленных в ядро ретровирусами. Этим они доказали, что гиперэкспрессия небольшого количества факторов иногда может подтолкнуть клетки к переходу в новое стабильное состояние, связанному с изменениями активности тысяч генов. По своим свойствам ИПСК оказались очень похожи на эмбриональные стволовые клетки (ЭСК). Так, сравнение протеома и фосфопротеома ЭСК и ИПСК, проведенное на 4-х линиях человеческих эмбриональных стволовых клеток и 4-х линиях индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, показало, что большинство идентифицированных белков и участков фосфорилирования в белках всех линий совпадают. Хотя были и небольшие, но статистически воспроизводимые различия, свидетельствующие об определенном функциональном различии[45]. Не было отмечено и особых изменений в последовательности ДНК, особенно если ИПСК были получены с помощью неинтегрирующихся в геном плазмид[46]. Важным преимуществом ИПСК перед ЭСК является то, что они могут быть получены из клеток взрослого организма, а не из эмбриона. Поэтому стало возможным получать ИПСК от взрослых и даже пожилых пациентов[9]. Перепрограммирование соматических клеток в ИПСК приводит к их омоложению о чём свидетельствуют данные исследования теломеров— концевых участков хромосом состоящих из коротких следующих друг за другом повторов эволюционно консервативной последовательности ДНК. Выяснилось, что перепрограммирование приводит к удлинению теломеров и их нормальному укорочению по мере дифференцировки ИПСК обратно в фибробласты[47]. Таким образом, при индуцированной плюрипотенции восстанавливается эмбриональная длина теломеров[48], а значит, увеличивается потенциальное число делений клетки[49][50], ограниченное так называемым лимитом Хайфлика (Hayflick limit). Поэтому технологию получения ИПСК следует рассматривать как способ радикального омоложения. К сожалению, из-за диссонанса в стадии развития омоложенных клеток и окружающих их старых клеток реципиента, инъекция пациенту его же собственных ИПСК, обычно приводит к иммунной реакции[51], что может быть использовано в медицинских целях[52], или образованию опухолей типа тератомы[53]. Причина этого, вероятно, кроется в том, что некоторые клетки, дифференцированные из ИПСК и ЭСК, продолжают синтезировать эмбриональные изоформы белков[54] и неадекватно интерпретируют сигналы окружающих их клеток реципиента. Маловероятно, что какая либо, пусть даже самая изощренная, предварительная очистка[55], способна обезопасить подсадку ИПСК или ЭСК, так как при избирательном удалении плюрипотентных клеток, они вновь довольно быстро возникают путем превращения дифференцированных клеток обратно в стволовые, что приводит к образованию опухоли[56][57][58]. Поэтому использование ИПСК для клеточной терапии пока ограничено. Тем не менее, они могут быть использованы для целого ряда иных целей — включая моделирование болезней, скрининг (селективный отбор) лекарств, проверку токсичности различных препаратов[59].

Индуцированные прогениторные стволовые клетки

Методы прямой трансдифференцировки

В связи с тем, что использование ИПСК для клеточной терапии сопряжено с большим риском опухолей и рака необходима разработка методов получения более безопасных клеточных линий пригодных для применения в клинике. Альтернативой методам ИПСК стала техника так называемого «прямого перепрограммирования» то есть индуцируемой определенными факторами прямой трансдифференцировки, без предварительного прохождения клеток через стадии плюрипотентного состояния[60],[61][62],[63],[64],[65]. Основу для такого подхода заложили исследования Тейлор и Джонса (Taylor and Jones), показавших, что воздействие 5-азацитидина — реактива вызывающего деметилирование ДНК — на бессмертную линию клеток мышиных эмбриональных фибробластов способно, вызвать образование миогенных, хондрогенных и адипогенных клонов[66] и Вейнтрауба с соавторами, обнаруживших, что для перепрограммирования достаточно активации всего одного гена, позднее названного MyoD1[67][68][69]. По сравнению с ИПСК, для перепрограммирования которых требуются не менее двух недель, образование индуцированных прогениторных клеток происходит сравнительно быстро — иногда за несколько дней. Эффективность перепрограммирования также обычно во много раз выше. Для этого перепрограммирования не всегда требуется деление клетки[70]. Но главное, это то, что получаемые в результате перепрограммирования мультипотентные соматические стволовые клетки более пригодны для клеточной терапии так как не образуют тератомы[71].

Перепрограммирование путем поэтапного моделирования процессов регенерации

Ещё один способ перепрограммирования заключается в поэтапном моделировании на скелетной мышце млекопитающих процессов, которые происходят у амфибий при регенерации конечности. Таким образом, с помощью химических веществ: миосеверина (myoseverin), реверсина ((2-(4-морфолиноанилино)-6-циклогексиламинопурина) и некоторых других веществ, в условиях культуры мышечных клеток млекопитающих, которые, как известно, не способны регенерировать конечности, удалось индуцировать процессы аналогичные тем которые протекают при регенерации конечностей у амфибий и получить предшественники мышечных, костных, жировых и нервных клеток[72][73].

Условно перепрограммированные клетки (УПК)

Ричард Шлегель и его исследовательская группа разработали метод[74], который позволяет размножать in vitro культуру клеток похожих на взрослые стволовые клетки, без каких-либо генетических манипуляций. Они показали, что под воздействием облученных фибробластов (см. обзоры[75] и[76]) и ингибитора Rho киназы - Y-27632[77], первичные эпителиальные клетки млекопитающих переходят к состоянию неограниченной пролиферации (что, по мнению авторов, связано с ростом концентрации β-катенина в ядре и снижением Notch сигнализации). Индукция УПК происходит довольно быстро (в течение 2 дней) и является результатом «перепрограммирования» всей клеточной популяции, а не одной из ее субпопуляций. При этом в УПК не наблюдалась характерная для ИПСК или эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) активация синтеза Sox2, Oct4, Nanog, и Klf4. Эта индукция УПК обратима - достаточно удалить Y-27632 и облученные фибробласты, чтобы клетки перешли к обычной дифференцировке[78][79][80]. Этот метод может иметь большое будущее в регенеративной медицине, так как эти клетки в отличие от ИПСК не образуют опухоли[81][82]. Так, например, используя технологию условно-перепрограммированных клеток, исследователи смогли найти эффективную терапию для пациента с редким типом опухоли легких[83].

Косвенное перепрограммирование клеток (ILC)

Разработан метод при котором соматические клетки переходят в промежуточное пластическое состояние- частично перепрограммированные ИПСК (pre-iPSC), индуцированное кратковременным воздействием перепрограммирующих факторов, а затем дифференцируются с помощью специально разработанной химической среды (искусственной ниши).[84] Предполагается, что этот новый метод может быть более эффективным и безопасным, так как он, по мнению его авторов, не вызывает опухоли или другие нежелательные генетические изменения, и при этом позволяет получать требуемые клетки быстрее и c гораздо большим выходом по сравнению с другими методами. Тем не менее, безопасность этих клеток все же сомнительна - учитывая то, что преобразование из пре-ИПСК опирается на использование условий перепрограммирования в ИПСК, и нельзя исключить что часть клеток может все же приобрести плюрипотентные свойства(если они не прекратят процесса де-дифференциации in vitro или в связи с дальнейшей де-дифференцировкой in vivo).

Индуцированные нервные стволовые клетки (иНСК)

Центральная нервная система млекопитающих имеет крайне ограниченные возможности для регенерации. Поэтому для лечения многих нервных расстройств (таких как: инсульт, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз и т. д.) требуются нервные стволовые клетки, автологичным источником которых могут стать иНСК пациента. В ряде новейших публикаций описано прямое преобразование соматических клеток в индуцированные нервные стволовые клетки[63][64][65][85]. Как показано в обзоре Бельмонто с соавт. способы прямого преобразования соматических клеток в индуцированные нервные стволовые клетки отличаются по своим методическим подходам[86]. Какой из этих подходов окажется наиболее приемлемым для клиники покажут исследования.

Индуцированные кардиомиоциты (иКМ)

Одной из наиболее актуальных задач клинической науки нынешнего столетия является развитие терапевтических стратегий, способных обратить вспять прогрессирование сердечной недостаточности — основной причины инвалидности и смертности населения. Большие надежды в этом плане возлагаются на методы клеточной терапии, которые могли бы предотвратить образование соединительной рубцовой ткани вместо мышечной. Простейшим подходом к решению этой задачи могло бы быть перепрограммирование сердечных фибробластов непосредственно в организме путем доставки в сердце факторов транскрипции[60] или микроРНК[15][87]. Была предпринята попытка перепрограммировать сердечные фибробласты в кардиомиоцит-подобные клетки in vivo путем гиперэкспрессии в них факторов транскрипции Gata4, Mef2c и Tbx5 (GMT)[60]. В случае удачи, такой поход позволил бы превращать рубцовую ткань в мышечную непосредственно в сердце, без необходимости клеточной трансплантации. К сожалению, эффективность такого перепрограммирования оказалась очень низкой, а фенотип полученных кардиомиоцитов существенно отличался от фенотипа нормальных зрелых кардиомиоцитов. Результатом чего явилась низкая выживаемость перепрограммированных клеток[88]. Таким образом, необходимы дальнейшие технические усовершенствования, чтобы сделать эту технологию более применимой для лечения. Между тем определенные успехи наметились в методах получения кардиомиоцитов in vitro[89]. Так, например, удалось с высокой степенью эффективности получить из ИПСК человека прогениторные сердечные клетки способные, при трансплантации их в сердечную мышцу, снизить её перерождение в рубцовую ткань после инфаркта[90]. С помощью малых молекул и путем активации синтеза β-катенина или же ингибирования синтеза Wnt в ИПСК человека in vitro, удалось повысить эффективность получения кардиомиоцитов до 80 %[91]. Возможно, что в будущем удастся заменить искусственные электрокардиостимуляторы, необходимые людям с медленным или нерегулярным сердцебиением, на биологический кардиостимулятор ( пейсмекер) из индуцированных стволовых клеток. Надежду на это вселяют эксперименты в которых поросятам делали инъекцию индуцированных сердечных клеток, способных синхронизировать ритм сердцебиения[92].

Биоинженерия клеток кровеносных сосудов

Кровеносные сосуды образуют обширные сети, которые в течение всей жизни обеспечивают клетки организма питательными веществами и кислородом. Когда кровеносные сосуды становятся старше, их структура и функции, нередко, отклоняются от нормы, способствуя тем самым многочисленным возрастным заболеваниям, таким как: инфаркт миокарда, ишемический инсульт и атеросклероз артерий, питающих сердце, мозг и нижние конечности. Поэтому, важной задачей является стимулирование роста сосудов для обеспечения циркуляции, чтобы предотвратить обострение этих заболеваний. Одим из способов стимулирования роста сосудов является имплантация индуцированных прогениторных клеток эндотелия (иПЭк).[84] Так, например, с помощью иПЭк, полученных путем частичного перепрограммирования клеток эндотелия, удалось добиться увеличения коронарного кровотока и по данным эхокардиографии улучшить функционирование сердца[93]. Стволовые клетки, извлеченные из жировой ткани после липосакции можно превратить в прогениторные гладкие мышечные клетки (иПГМк), участвующие в формировании артерий и вен. Это клетки могут быть использованы для создания кровеносных сосудов, необходимых для замены неисправных артерий сердца[94].

Биоинженерия стволовых клеток крови

Эритроциты

Переливание эритроцитов необходимо для многих пациентов с травмами или гематологическими заболеваниями. Однако, на сегодняшний день, поставка эритроцитов зависит от добровольных доноров число которых недостаточно. Кроме того, переливание крови от доноров сопряжено с определенным риском из-за возможности передачи ряда инфекций. Решить эту проблему могло бы производство необходимых количеств эритроцитов вне организма[95]. В принципе уже доказано, что эритроциты, полученные вне организма из мобилизованных CD34-позитивных клеток, способны выжить при переливании аутологичному реципиенту[96]. К сожалению, эритроциты, получаемые in vitro, как правило, содержат исключительно зародышевый гемоглобин (HbF), который непригоден для нормального функционирования эритроцитов во взрослом организме. Тем не менее, in vivo, после трансфузии полученных из ИПСК эритроидных прогениторных клеток содержащих ядро, наблюдалось переключение на синтез взрослой изоформы гемоглобина[97]. Однако в этом случае возникает другая проблема: несмотря на то, что эритроциты не имеют ядер, и, следовательно, не могут образовывать опухоли, их непосредственные предшественники эритроидные прогениторные клетки ядром обладают и следовательно потенциально опасны. Созревание эритробластов в функционально зрелые эритроциты требует сложного процесса реорганизации, который заканчивается удалением ядра с образованием безъядерных эритроцитов[98]. Увы, методы перепрограммирования клеток в настоящее время часто приводят к нарушению этих процессов энуклеации и поэтому использование эритроцитов или их непосредственных предшественников эритробластов для переливания ещё недостаточно защищено от возможности образования опухолей. Тем не менее Bouhassira и его коллеги обнаружили, что кратковременное воздействие цитокинов, благоприятствующих дифференциации стволовых клеток в эритроидные, на CD34 позитивные клетки, до их размножения с последующей пролиферацией полученных предшественников, позволяет получать на порядок больший выход эритроидных клеток, чем наблюдалось ранее. И что самое главное: эти красные кровяные клетки имели те же изоформы глобина что и использованные в качестве источника CD34 позитивные клетки[99]

См. также: Migliaccio AR, Whitsett C, Papayannopoulou T, Sadelain M. (2012) The potential of stem cells as an in vitro source of red blood cells for transfusion. Review. Cell Stem Cell.;10(2):115-9

Тромбоциты

Тромбоциты играют важную роль в предотвращении кровоизлияния у больных с тромбоцитопенией или с тромбоцитемией. Серьезной проблемой для пациентов после повторных переливаний тромбоцитов является развитие иммунных реакций. Поэтому для клиники большое значение имеет возможность получения тромбоцитов, не содержащих HLA антигены, вне организма и на средах, не содержащих сыворотки. Некоторых успехов в этом направлении добились Figueiredo с соавторами. Используя РНК-интерференцию для подавления синтеза β2-микроглобулина в CD34-положительных клетках они сумели получить тромбоциты, в которых на 85 % было снижено содержание антигенов HLA[100].

Индуцированные стволовые/стромальные клетки мезенхимы (ИМСК)

Благодаря своим способностям вызывать иммуносупрессию и способности к дифференцировке во многие типы мезенхимальных тканей, стволовые/стромальные клетки мезенхимы (МСК) интенсивно исследуются на предмет их применения для лечения сердца, почек, нервной ткани, суставов и регенерации костей, а также терапии воспалительных заболеваний и подавления реакции отторжения при трансплантации[101]. МСК, как правило, получают путем болезненных, инвазивных процедур из взрослого костного мозга или жира, при этом выход очищенных МСК составляет всего лишь 0,001 % — 0,01 % от клеток костного мозга и 0,05 % от аспирата липосакции[102]. На практике удобнее всего получать МСК из аспирата липосакции, при этом удаляют взрослые адипоциты, которые успели потерять способность к пролиферации. Между тем взрослые адипоциты легко можно выделить и подвергнуть дедифференцировке в так называемые дедифференцированные жировые клетки (ДДЖК), которые возвращают способность к пролиферации и мультипотентность. При соответствующих условиях культивирования in vitro или окружения in vivo ДДЖК могут дать начало адипогенным, остеогенным, хондрогенным или миогенным прогениторным клеткам, а также стимулировать неоваскуляризацию то есть проявляют те же свойства, что и МСК костного мозга[103][104]. К сожалению, у пожилых пациентов, которые больше всего нуждаются в восстановлении тканей путем аутологичной клеточной терапии, с возрастом наблюдается резкое возрастное снижение количества и качества МСК и адипоцитов[101][105]. Вместе с тем, известно, что ИПСК могут быть получены путем омоложения клеток даже от столетних людей[9]. Поэтому ИПСК, которые легко можно получить перепрограммированием клеток из тканей пациента и затем практически неограниченно размножать in vitro, может стать удобным источником омоложенных МСК.[106] Chen с соавт. обнаружили, что воздействуя на ИПСК человека препаратом SB431542 можно достаточно быстро получить однородную культуру клеток ИМСК, которые по свойствам мало чем отличаются от молодых МСК. По мнению авторов статьи такие ИМСК не обладают способностью к образованию тератом и имеют стабильный кариотип, а поэтому могут быть использованы для терапии[107]. К сожалению, в настоящее время нет данных об эффективности и долгосрочной безопасности полученных этим методом ИМСК in vivo.

Источники соматических клеток

Наиболее часто для перепрограммирования используют получаемые биопсией фибробласты кожи и клетки крови[108][109][110][111], однако удобнее получать соматические клетки из мочи[112][113][114]. Этот способ не требует биопсии или взятия образцов крови и поэтому безвреден для пациента. Важно отметить, что происхождение соматических клеток используемых для перепрограммирования может оказывать влияние на эффективность перепрограммирования[115][116], функциональные свойства получаемых индуцированных стволовых клеток[117] и способность к образованию опухолей[118].

Способы доставки репрограммирующих факторов в ядро

Способы доставки можно подразделить на вирусные и невирусные, а также на те, что связаны с интеграцией векторов несущих репрограммирующие факторы в геном и действующие без интеграции.

Доставка вирусами

Чаще всего для доставки используются вирусные векторные системы. Вирусы используют свой врожденный механизм заражения клетки, что позволяет использовать их для доставки и внедрения кассеты генов необходимых для экспрессии репрограммирующих факторов В качестве вирусов для доставки генов обычно используют:

  • Ретровирусы. Они в качестве генома содержат одноцепочечную молекулу РНК. С помощью обратной транскрипции на РНК вируса синтезируется линейная двухцепочечная ДНК которая затем интегрируется в двухцепочечную ДНК генома клетки-хозяина. Описан метод эффективного перепрограммирования клеток человека в ИПСК с помощью одного вектора содержащего четыре ТФ, в сочетании с коктейлем, содержащим три небольшие молекулы. [119] Приведены прописи аналогичных методов. [120]
  • Лентивирусы. Они являются подклассом ретровирусов. В отличие от ретровирусных векторов, лентивирусные векторы могут заражать не только делящиеся клетки, но и находящиеся в покое терминально дифференцированные клетки. [121] [122][123]
  • Вирус Сендай - вирус из семейства Paramyxoviridae, содержащий одноцепочечную РНК [124]
  • Не интегрирующиеся аденовирусы[125]

Невирусная доставка векторов

По сравнению с вирусными векторами, не-вирусные векторы являются потенциально менее иммуногенными и их сравнительно легче использовать в условиях клиники.

Невирусным подходом является прямая доставка в клетку синтетической мРНК кодирующей четыре канонических фактора Яманаки: KLF4, c-MYC, OCT4, и SOX2. Метод позволяет достичь высокой эффективности перепрограммирования, но технически сложен и сильно зависит от качества реактивов[126]

Перепрограммирование мышечных клеток головастиков Xenopus в недифференцированные клетки может быть достигнуто In vivo с помощью ДНК мыши кодирующей Oct4, Sox2, и Klf4 в условиях способствующих регенерации. [127]

Привлекательным методом невирусной доставки генов, который позволяет эффективно встраивать желаемую ДНК в геном различных клеток является использование транспозонов – сложных структур содержащих дискретные куски ДНК, обладающие способностью изменять свое местоположение в геноме посредством механизма транспозиции (инсерции), вынуждающего его включиться или наоборот покинуть определенный участок генома. Транспозон состоит из инсерционных сегментов ДНК, которые могут перемещаться как единое целое, захватывая лежащие между ними гены. Описано несколько транспозонных систем пригодных для транспортировки генов в клетки млекопитающих. Это «Спящая красавица» - Sleeping Beauty (SB), SB100X, и Tol2 и PiggyBac (PB). Разработаны эффективные методики получения ИПСК мыши и человека введением в соматические клетки векторов на основе PiggyBac (PB) [128] В том числе с кассетой из ДНК кодирующей 6 факторов (Oct4, c-Myc, Klf4, Sox2 плюс Rarg (retinoic acid receptor gamma - RAR-γ) и Lrh-1 (liver receptor homologue 1 известный также как Nr5a2).[129], что позволило сократить продолжительность перепрограммирования до 4-12 дней и поднять его эффективность до уровня сопоставимого с методами переноса ядер и слияния клеток.

Перспективы изучения индуцированных стволовых клеток для медицины

Ярким свидетельством важности индуцированных стволовых клеток для медицины будущего, а значит и для всего человечества, стало присуждение Джону Гордону и Шинья Яманаке Нобелевской премии 2012 года по медицине. Надо отметить, что большую часть от выигранного приза в £750,000 Шинья Яманака решил потратить на развитие своих исследований.

Примечания

  1. Ji Lin, Mei-rong Li, Dong-dong Ti, et al. & Wei-dong Han (2012)Microenvironment-evoked cell lineage conversion: Shifting the focus from internal reprogramming to external forcing Review Article. Ageing Research Reviews, In Press, Uncorrected Proof, Available online 25 April 2012
  2. Yamanaka S, Blau HM. (2010) Nuclear reprogramming to a pluripotent state by three approaches. Nature. ;465(7299):704-712.
  3. Gurdon J. B. and Ian Wilmut (2011) Nuclear Transfer to Eggs and Oocytes Cold Spring Harb Perspect Biol;3:a002659
  4. Scott Noggle et al. & Dieter Egli (2011) Human oocytes reprogram somatic cells to a pluripotent state Nature 478(7367), 70-75 doi:10.1038/nature10397
  5. 1 2 Pan, G., Wang, T., Yao, H. and Pei, D. (2012), Somatic cell reprogramming for regenerative medicine: SCNT vs. iPS cells. Bioessays, 34: 472–476. doi: 10.1002/bies.201100174
  6. Do JT, et al. (2007) Erasure of cellular memory by fusion with pluripotent cells. Stem Cells 25:1013-1020
  7. Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S. (2007)Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell;131(5):861-872.
  8. Wei Wang, et al. and Pentao Liu (2011) Rapid and efficient reprogramming of somatic cells to induced pluripotent stem cells by retinoic acid receptor gamma and liver receptor homolog 1. PNAS 2011 ; published ahead of print October 11, 2011,doi:10.1073/pnas.1100893108
  9. 1 2 3 Laure Lapasset et al. and Jean-Marc Lemaitre (2011) Rejuvenating senescent and centenarian human cells by reprogramming through the pluripotent state. Genes Dev. 25: 2248—2253; doi: 10.1101/gad.173922.111
  10. Hongyan Zhou, Shili Wu, Jin Young Joo, et al & Sheng Ding (2009) Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using Recombinant Proteins . Cell Stem Cell; 4(5), 381—384. doi:10.1016/j.stem.2009.04.005
  11. Jieun Lee, Nazish Sayed, Arwen Hunter, Kin Fai Au, Wing H. Wong, Edward S. Mocarski, Renee Reijo Pera, Eduard Yakubov, John P. Cooke (2012) Activation of Innate Immunity Is Required for Efficient Nuclear Reprogramming Cell, 151(3), 547—558 10.1016/j.cell.2012.09.034
  12. Li, Z. and Rana, T. M. (2012) Using MicroRNAs to Enhance the Generation of Induced Pluripotent Stem Cells. Current Protocols in Stem Cell Biology. 20:4D.4.1-4D.4.14. DOI: 10.1002/9780470151808.sc04a04s20
  13. Anokye-Danso F, Trivedi CM, Juhr D, Gupta M, Cui Z, Tian Y, Zhang Y, Yang W, Gruber PJ, Epstein JA, Morrisey EE. (2011) Highly Efficient miRNA-Mediated Reprogramming of Mouse and Human Somatic Cells to Pluripotency. Cell Stem Cell;8(4):376-88
  14. Norikatsu Miyoshi, et al. & Masaki Mori (2011) Reprogramming of Mouse and Human Cells to Pluripotency Using Mature MicroRNAs. Cell Stem Cell. 8(6), 633—638.
  15. 1 2 Jayawardena T M., Egemnazarov B, Finch E A, et al, & Dzau V J. (2012) MicroRNA-Mediated In Vitro and In Vivo Direct Reprogramming of Cardiac Fibroblasts to Cardiomyocytes doi: 10.1161/CIRCRESAHA.112.269035
  16. Jem A. Efe and Sheng Ding (2011) The evolving biology of small molecules: controlling cell fate and identity Phil. Trans. R. Soc. B August 12, 2011 366:2208-2221; doi:10.1098/rstb.2011.0006
  17. Julia Ladewig, Jerome Mertens, Jaideep Kesavan, et al. & Oliver Brüstle (2012) Small molecules enable highly efficient neuronal conversion of human fibroblasts. Nature Methods; 9, 575—578. DOI: 10.1038/nmeth.1972
  18. Moschidou D., Mukherjee S, Blundell M.P. et al. and Guillot P.V. (2012) Valproic Acid Confers Functional Pluripotency to Human Amniotic Fluid Stem Cells in a Transgene-free Approach. Molecular Therapy ; 20 10, 1953—1967. doi:10.1038/mt.2012.117
  19. Pandian, G. N. and Sugiyama, H. (2012) Programmable genetic switches to control transcriptional machinery of pluripotency. Biotechnology Journal, 7(6): 798–809. doi: 10.1002/biot.201100361
  20. Pandian GN, Nakano Y, Sato S, Morinaga H, Bando T, Nagase H, Sugiyama H. (2012) A synthetic small molecule for rapid induction of multiple pluripotency genes in mouse embryonic fibroblasts. Sci Rep. ;2:544. doi: 10.1038/srep00544
  21. Slack JM. (2009) Metaplasia and somatic cell reprogramming. J Pathol.;217(2): 161—168. doi: 10.1002/path.2442
  22. Wei, G., Schubiger, G., Harder, F. and Müller, A. M. (2000), Stem Cell Plasticity in Mammals and Transdetermination in Drosophila: Common Themes?. STEM CELLS, 18: 409—414. doi: 10.1634/stemcells.18-6-409
  23. Melanie I. Worley, Linda Setiawan, and Iswar K. Hariharan (2012) Regeneration and Transdetermination in Drosophila Imaginal Discs. Annual Review of Genetics. 46: 289-310 DOI: 10.1146/annurev-genet-110711-155637
  24. Jerome Jullien, Vincent Pasque, Richard P. Halley-Stott, Kei Miyamoto & J. B. Gurdon (2011) Mechanisms of nuclear reprogramming by eggs and oocytes: a deterministic process? Nature Reviews Molecular Cell Biology 12, 453—459 doi:10.1038/nrm3140
  25. Keith HS Campbell (2002) A background to nuclear transfer and its applications in agriculture and human therapeutic medicine. J Anat.; 200(3): 267—275. doi: 10.1046/j.1469-7580.2002.00035.x
  26. S. Morteza Hosseini, Mehdi Hajian, Mohsen Forouzanfar et al. and Mohammad H. Nasr-Esfahani (2012) Enucleated Ovine Oocyte Supports Human Somatic Cells Reprogramming Back to the Embryonic Stage. Cellular Reprogramming, 14(2): 155—163. doi:10.1089/cell.2011.0061
  27. Tiago H.C. De Bem, Marcos R. Chiaratti, Raquel Rochetti, et al. and Cláudia L.V. Leal (2011) Viable Calves Produced by Somatic Cell Nuclear Transfer Using Meiotic-Blocked Oocytes . Cellular Reprogramming. 13(5): 419—429. doi:10.1089/cell.2011.0010.
  28. Hui Yang, Linyu Shi, Bang-An Wang, et al. & Jinsong Li. (2012) Generation of Genetically Modified Mice by Oocyte Injection of Androgenetic Haploid Embryonic Stem Cells. Cell; 149 (3), 605—617 DOI: 10.1016/j.cell.2012.04.002
  29. Hayashi K, et al., & Saitou M. (2012) Offspring from Oocytes Derived from in Vitro Primordial Germ Cell-Like Cells in Mice. Science DOI: 10.1126/science.1226889
  30. Masahito Tachibana, Michelle Sparman, and Shoukhrat Mitalipov (2010) Chromosome transfer in mature oocytes. Nat Protoc. 2010; 5(6): 1138—1147. doi: 10.1038/nprot.2010.75
  31. Daniel Paull, Valentina Emmanuele, Keren A. Weiss et al. & Dieter Egli. (2012) Nuclear genome transfer in human oocytes eliminates mitochondrial DNA variants. Nature, DOI: doi:10.1038/nature11800
  32. Tachibana, M., Amato, P., Sparman, M., et al. & Mitalipov, S. (2012). Towards germline gene therapy of inherited mitochondrial diseases Nature DOI: 10.1038/nature11647
  33. Stevens LC. (1970) The development of transplantable teratocarcinomas from intratesticular grafts of pre- and postimplantation mouse embryos. Dev Biol.;21(3):364-382
  34. Mintz B, Cronmiller C, Custer RP.(1978) Somatic cell origin of teratocarcinomas. Proc Natl Acad Sci U S A;75(6):2834-2838
  35. Mintz B, Illmensee K.(1975) Normal genetically mosaic mice produced from malignant teratocarcinoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A;72(9):3585-3589
  36. MARTIN, G. R. & EVANS, M. J. (1975). Differentiation of clonal lines of teratocarcinoma cells: formation of embryoid bodies in vitro. Proc. Natn. Acad. Sci. U.S.A. 72, 1441-1445
  37. Illmensee, K. & Mintz, B. (1976) Totipotency and normal differentiation of single teratocarcinoma cells cloned by injection into blastocysts. Proc. Natl Acad. Sci. USA 73, 549–553
  38. Martin, G.R. (1981) Isolation of a pluripotent cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 7634-7638
  39. Альбертс Б. с соавт. И Дж. Уотсон (1987) Молекулярная биодогия клетки т.4 стр 72
  40. 1 2 GRAHAM, C. F. (1977). Teratocarcinoma cells and normal mouse embryogenesis. In Concepts in Mammalian Embryogenesis (ed. M. I. Sherman), pp. 315-394. Cambridge: M.I.T. Press
  41. 1 2 ILLMENSEE, K. (1978). Reversion of malignancy and normalized differentiation of teratocarcinoma cells in chimeric mice. In Genetic Mosaics and Chimeras in Mammals (ed. L. Russell), pp. 3-24. New York: Plenum
  42. Martin C.R. (1980) Teratocarcinomas and mammalian embriogenesis. Science, 209, 768—776
  43. Papaioannou V.E., Gardner R.L., Mc Burney M.V., Babinet C., Evans M.J., (1978) Participation of cultured teratocarcinoma cells in mouse embriogenesis. J. Embriol.Exp. Morphol., 44, 93-104
  44. Stewart CL, Vanek M, Wagner EF (1985) Expression of foreign genes from retroviral vectors in mouse teratocarcinoma chimaeras. EMBO J.;4(13B):3701-3709
  45. Phanstiel DH, Brumbaugh J, Wenger CD et al. & Coon JJ. (2011) Proteomic and phosphoproteomic comparison of human ES and iPS cells. Nat Methods.; 8(10): 821—827. doi: 10.1038/nmeth.1699
  46. Linzhao Cheng, Nancy F. Hansen, Ling Zhao, et al & P. Paul Liu (2012) Low Incidence of DNA Sequence Variation in Human Induced Pluripotent Stem Cells Generated by Nonintegrating Plasmid Expression Cell Stem Cell, 2012; 10 (3), 337—344 doi.org/10.1016/j.stem.2012.01.005
  47. Yehezkel S, Rebibo-Sabbah A, Segev Y, Tzukerman M, Shaked R, Huber I, Gepstein L, Skorecki K, Selig S (2011) Reprogramming of telomeric regions during the generation of human induced pluripotent stem cells and subsequent differentiation into fibroblast-like derivatives. Epigenetics. 2011 Jan 1;6(1):63-75
  48. West MD, Vaziri H. (2010) Back to immortality: the restoration of embryonic telomere length during induced pluripotency. Regen Med.;5(4):485-488
  49. Marión RM, Blasco MA. (2010) Telomere rejuvenation during nuclear reprogramming. Curr Opin Genet Dev. 2010 Apr;20(2):190-196
  50. Gourronc FA, Klingelhutz AJ. (2011) Therapeutic opportunities: Telomere maintenance in inducible pluripotent stem cells. Mutat Res. 2011 May 13
  51. Tongbiao Zhao,Zhen-Ning Zhang, Zhili Rong & Yang Xu (2011) Immunogenicity of induced pluripotent stem cells Nature 474, 212—215 doi:10.1038/nature10135
  52. Dhodapkar MV, Dhodapkar KM.(2011) Spontaneous and therapy-induced immunity to pluripotency genes in humans: clinical implications, opportunities and challenges. Cancer Immunol Immunother.; 60(3):413-418
  53. Ivan Gutierrez-Aranda, (2010) Human Induced Pluripotent Stem Cells Develop Teratoma More Efficiently and Faster than Human Embryonic Stem Cells Regardless of the Site of Injection. Stem Cells. 2010;28:1568-1570
  54. Chan-Jung Chang, Koyel Mitra, Mariko Koya et al. & Eric E. Bouhassira (2011) Production of Embryonic and Fetal-Like Red Blood Cells from Human Induced Pluripotent Stem Cells. PLoS One.; 6(10): e25761. doi: 10.1371/journal.pone.0025761.
  55. Chad Tang, Irving L. Weissman, and Micha Drukker (2012) The Safety of Embryonic Stem Cell Therapy Relies on Teratoma Removal. Oncotarget; 3(1): 7-8.
  56. Chaffer, C.L., Brueckmann, I., Scheel, C., Kaestli, A.J., Wiggins, P.A., Rodrigues, L.O., Brooks, M., Reinhardt, F., Su, Y., Polyak, K., et al. (2011). Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state. Proc. Natl. Acad. Sci. 108, 7950-7955
  57. Piyush B. Gupta, Christine M. Fillmore,Guozhi Jiang,Sagi D. Shapira,Kai Tao, Charlotte Kuperwasser,Eric S. Lander (2011) Stochastic State Transitions Give Rise to Phenotypic Equilibrium in Populations of Cancer Cells. Cell, 146 (4), 633—644
  58. Fu W, Wang SJ, Zhou GD et al. and Zhang WJ. (2012) Residual undifferentiated cells during differentiation of induced pluripotent stem cells in vitro and in vivo. Stem Cells and Development, 21(4): 521—529. doi:10.1089/scd.2011.0131.
  59. Xuemei Fu, Yang Xu (2012) Challenges to the clinical application of pluripotent stem cells: towards genomic and functional stability. Genome Medicine 2012, 4:55 (28 June 2012).
  60. 1 2 3 Li Qian, Yu Huang, C. Ian Spencer, Amy Foley, Vasanth Vedantham, Lei Liu, Simon J. Conway, Ji-dong Fu & Deepak Srivastava. (2012) In vivo reprogramming of murine cardiac fibroblasts into induced cardiomyocytes. Nature, Nature; 485, 593—598. DOI: 10.1038/nature11044
  61. Eva Szabo, et al & Mickie Bhatia (2010) Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors. Nature 468, 521—526
  62. Jem A. Efe, et al & Sheng Ding (2011) Conversion of mouse fibroblasts into cardiomyocytes using a direct reprogramming strategy Nature Cell Biology 13, 215—222
  63. 1 2 Lujan E, Chanda S, Ahlenius H, Sudhof TC, Wernig M.(2012) Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells. PNAS; 109(7), 2527—2532. doi: 10.1073/pnas.1121003109
  64. 1 2 Thier M, Wörsdörfer P, Lakes YB, et al. Direct conversion of fibroblasts into stably expandable neural stem cells. Cell Stem Cell 2012; 10(4),473-479 doi: 10.1016/j.stem.2012.03.003
  65. 1 2 Han DW, Tapia N., Hermann A., et al. & Schöler H.R. (2012) Direct Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Defined Factors. Cell Stem Cell, 10(4), 465—472, doi: 10.1016/j.stem.2012.02.021
  66. Taylor SM, Jones PA. (1979) Multiple new phenotypes induced in 10T1/2 and 3T3 cells treated with 5-azacytidine. Cell;17:771-779.
  67. Lassar AB, Paterson BM, Weintraub H. (1986) Transfection of a DNA locus that mediates the conversion of 10T1/2 fibroblasts to myoblasts. Cell.;47(5):649-56.
  68. Davis RL, Weintraub H, Lassar AB. Expression of a single transfected cDNA converts fibroblasts to myoblasts. Cell. 1987;51:987-1000.
  69. Weintraub, H., Tapscott, S. J., Davis, R. L., Thayer, M. J., Adam, M. A., Lassar, A. B. and Miller, A. D. (1989) Activation of muscle-specific genes in pigment, nerve, fat, liver, and fibroblast cell-lines by forced expression of Myod. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86, 5434-5438.
  70. Thomas Vierbuchen and Marius Wernig (2011) Direct Lineage Conversions: Unnatural but useful? Nat Biotechnol.; 29(10): 892—907. doi: 10.1038/nbt.1946.
  71. Han D.W., Tapia N., Hermann A., et al. & Schöler H.R. Direct Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Defined Factors.Stem Cells Dev. 2012 Mar 1;21(4):521-9.
  72. Da-Woon Jung, Darren R. Williams (2011) Novel Chemically Defined Approach To Produce Multipotent Cells from Terminally Differentiated Tissue Syncytia. ACS Chemical Biology, 2011; : 110228124223097 DOI:10.1021/cb2000154
  73. Kim WH, et al. & Williams DR.(2012) Small molecules that recapitulate the early steps of urodele amphibian limb regeneration and confer multipotency. ACS Chem Biol. ;7(4):732-743. DOI: 10.1021/cb300127f
  74. Chapman S., Liu X., Meyers C., Schlegel R. and McBride A. A. (2010) Human keratinocytes are efficiently immortalized by a Rho kinase inhibitor. J Clin Invest.;120(7):2619–2626. doi:10.1172/JCI42297
  75. Hiew, Y.-L. (2011) Examining the biological consequences of DNA damage caused by irradiated J2-3T3 fibroblast feeder cells and HPV16: characterisation of the biological functions of Mll. Doctoral thesis, UCL (University College London)
  76. Irena Szumiel (2012) Radiation hormesis: Autophagy and other cellular mechanisms International Journal of Radiation Biology. 88(9), 619-628 doi:10.3109/09553002.2012.699698
  77. Terunuma A, Limgala RP, Park CJ, Choudhary I, Vogel JC. (2010) Efficient procurement of epithelial stem cells from human tissue specimens using a Rho-associated protein kinase inhibitor Y-27632. Tissue Eng Part A. ;16(4):1363-1368 doi: 10.1089/ten.tea.2009.0339
  78. Suprynowicz F. A., Upadhyay G., Krawczyk E., et al. and Richard Schlegel. (2012) Conditionally reprogrammed cells represent a stem-like state of adult epithelial cells. PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1213241109
  79. Xuefeng Liu, Virginie Ory, Sandra Chapman, et al. & Richard Schlegel ( 2012) ROCK Inhibitor and Feeder Cells Induce the Conditional Reprogramming of Epithelial Cells. The American Journal of Pathology, 180(2), 599-607 http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2011.10.036
  80. Seema Agarwal, David L. Rimm (2012) Making Every Cell Like HeLa: A Giant Step For Cell Culture. The American Journal of Pathology, 180( 2), 443-445 http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2011.12.001
  81. Yann Barrandon, Nicolas Grasset, Andrea Zaffalon, et al. & Ariane Rochat (2012) Capturing epidermal stemness for regenerative medicine. Seminars in Cell & Developmental Biology. 23(8), 937–944 http://dx.doi.org/10.1016/j.semcdb.2012.09.011
  82. Условно-перепрограммированные клетки (CRC) найдут широкое применение в регенеративной медицине.
  83. Hang Yuan, Scott Myers, Jingang Wang, et al & Richard Schlegel. (2012) Use of Reprogrammed Cells to Identify Therapy for Respiratory Papillomatosis. New England Journal of Medicine; 367 (13): 1220-1227 DOI:10.1056/NEJMoa1203055
  84. 1 2 Leo Kurian, Ignacio Sancho-Martinez, Emmanuel Nivet, et al. & Juan Carlos Izpisua Belmonte (2012) Conversion of human fibroblasts to angioblast-like progenitor cells. Nature Methods. doi:10.1038/nmeth.2255
  85. Sheng C, Zheng Q, Wu J, et al. and Qi Zhou (2012) Generation of dopaminergic neurons directly from mouse fibroblasts and fibroblast-derived neural progenitors. Cell Res; 22:769-772. doi:10.1038/cr.2012.32
  86. Liu G-H, Yi F, Suzuki K, Qu J. and Izpisua Belmonte J C. (2012) Induced neural stem cells: a new tool for studying neural development and neurological disorders. Cell Research 22, 1087—1091. doi:10.1038/cr.2012.73
  87. Chunhui (2012) Turning cardiac fibroblasts into cardiomyocytes in vivo Trends in Molecular Medicine, doi:10.1016/j.molmed.2012.06.009
  88. Chen J X., Krane M, Deutsch M-A, et al. and Sean M. Wu (2012)Inefficient Reprogramming of Fibroblasts into Cardiomyocytes Using Gata4, Mef2c, and Tbx5. Circulation Research.;111: 50-55, doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.270264
  89. Paul W. Burridge, Gordon Keller, Joseph D. Gold, Joseph C. Wu (2012) Production of De Novo Cardiomyocytes: Human Pluripotent Stem Cell Differentiation and Direct Reprogramming Review Article Cell Stem Cell, 10(1), 16-28
  90. Carpenter L. et al. and Watt S. M.(2012) Efficient Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells Generates Cardiac Cells That Provide Protection Following Myocardial Infarction in the Rat. Stem Cells and Development. 21(6): 977—986. doi:10.1089/scd.2011.0075
  91. Xiaojun Lian, Cheston Hsiao, Gisela Wilson, Et al and Sean P. Palecek (2012) Robust cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells via temporal modulation of canonical Wnt signaling. PNAS 2012 109 (27) E1848-E1857,doi:10.1073/pnas.1200250109.
  92. Stem cells could be used to make biological pacemaker for heart patients
  93. Yin L, Ohanyan V, Pung Y F, and Chilian W M. (2012) Induction of Vascular Progenitor Cells From Endothelial Cells Stimulates Coronary Collateral Growth. Circulation Research.;110:241-252, doi:10.1161/CIRCRESAHA.111.250126
  94. American Heart Association (2012, July 25). Adult stem cells from liposuction used to create blood vessels in the lab. ScienceDaily.
  95. Zeuner, A., Martelli, F., et al. and Migliaccio, A. R. (2012), Concise Review: Stem Cell-Derived Erythrocytes as Upcoming Players in Blood Transfusion. STEM CELLS, 30: 1587—1596. doi: 10.1002/stem.1136
  96. Giarratana MC, Rouard H, Dumont A, et al & Luc Douay (2011) Proof of principle for transfusion of in vitro generated red blood cells. Blood; 118(19): 5071-5079. doi: 10.1182/blood-2011-06-362038.
  97. Ladan Kobari, Frank Yates, Noufissa Oudrhiri et al. and Luc Douay (2012) Human induced pluripotent stem cells can reach complete terminal maturation: in vivo and in vitro evidence in the erythropoietic differentiation model. Haematologica. 2012; 97:xxx DOI: 10.3324/haematol.2011.055566
  98. Keerthivasan Ganesan , Wickrema A, and Crispino J D (2011) Erythroblast Enucleation Stem Cells Int.; 2011: 139851. doi: 10.4061/2011/139851
  99. Emmanuel Olivier, Caihong Qiu, Eric E. Bouhassira (2012) Protocols and Manufacturing for Cell-Based Therapies Novel, High-Yield Red Blood Cell Production Methods from CD34-Positive Cells Derived from Human Embryonic Stem, Yolk Sac, Fetal Liver, Cord Blood, and Peripheral Blood. Stem Cells Trans Med first published on August 2, 2012;doi:10.5966/sctm.2012-0059
  100. Figueiredo C, Goudeva L., Horn P. A., et al and Seltsam A. (2010) Generation of HLA-deficient platelets from hematopoietic progenitor cells. Transfusion.; 50(8): 1690—701. doi: 10.1111/j.1537-2995.2010.02644.x.
  101. 1 2 Peng Y, Huang S, Cheng B, et al. and Fu X. (2012) Mesenchymal stem cells: A revolution in therapeutic strategies of age-related diseases Review Article. Ageing Research Reviews, , Available online 30 April 2012, .doi.org/10.1016/j.arr.2012.04.005
  102. Bieback K, Kern S, Kocaomer A et al. (2008) Comparing mesenchymal stromal cells from different human tissues: Bone marrow, adipose tissue and umbilical cord blood. Biomed Mater Eng; 18:S71-S76
  103. Poloni A, Maurizi G, Leoni P, et al. & Cinti S (2012) Human Dedifferentiated Adipocytes Show Similar Properties to Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells. Stem Cells. ;30(5):965-74. doi: 10.1002/stem.1067.
  104. Shen JF, Sugawara A, Yamashita J, Ogura H, Sato S. (2011) Dedifferentiated fat cells: an alternative source of adult multipotent cells from the adipose tissues. Int J Oral Sci.;3(3):117-24
  105. Stolzing A, Jones E, McGonagle D et al. (2008) Age-related changes in human bone marrow derived mesenchymal stem cells: Consequences for cell therapies. Mech Ageing Dev;129:163-173
  106. Irina Eberle, Mohsen Moslem, Reinhard Henschler, Tobias Cantz (2012) Engineered MSCs from Patient-Specific iPS Cells. Advances in Biochemical Engineering Biotechnology
  107. Chen Y S, Pelekanos R A., Ellis R L., et al and Nicholas M. Fisk (2012) Small Molecule Mesengenic Induction of Human Induced Pluripotent Stem Cells to Generate Mesenchymal Stem/Stromal Cells Stem Cells Trans Med published online February 7, 2012 doi:10.5966/sctm.2011-0022
  108. Keisuke Okita, Tatsuya Yamakawa, Yasuko Matsumura, et al. & Shinya Yamanaka (2013) An Efficient Non-viral Method to Generate Integration-Free Human iPS Cells from Cord Blood and Peripheral Blood Cells. STEM CELLS, DOI: 10.1002/stem.1293
  109. Imbisaat Geti, Mark L. Ormiston, Foad Rouhani, et al & Nicholas W. Morrell (2012) A Practical and Efficient Cellular Substrate for the Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Adults: Blood-Derived Endothelial Progenitor Cells. Stem Cells Trans Med. sctm.2012-0093 doi:10.5966/sctm.2012-0093
  110. Judith Staerk, Meelad M. Dawlaty, Qing Gaoet al. and Rudolf Jaenisch (2010) Reprogramming of Human Peripheral Blood Cells to Induced Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell, 7(1), 20-24 doi:10.1016/j.stem.2010.06.002
  111. Park TS, Huo JS, Peters A, Talbot CC Jr, Verma K, et al. (2012) Growth Factor-Activated Stem Cell Circuits and Stromal Signals Cooperatively Accelerate Non-Integrated iPSC Reprogramming of Human Myeloid Progenitors. PLoS ONE 7(8): e42838. doi:10.1371/journal.pone.0042838
  112. Zhou T, Benda C, Duzinger S, Et al & Esteban MA(2011) Generation of induced pluripotent stem cells from urine. J Am Soc Nephrol 22: 1221—1228
  113. Ting Zhou, Christina Benda, Sarah Dunzinger, et al. & Miguel A Esteban (2012) Generation of human induced pluripotent stem cells from urine samples. Nature Protocols. 7(12), 2080–2089 doi:10.1038/nprot.2012.115
  114. Lihui Wang, Linli Wang, Wenhao Huang, & Duanqing Pei (2012) Generation of integration-free neural progenitor cells from cells in human urine. Nature Methods, doi:10.1038/nmeth.2283
  115. Schnabel L. V, Abratte C. M., Schimenti J. C, et al. and Fortier L. A. (2012) Genetic background affects induced pluripotent stem cell generation. Stem Cell Research & Therapy 2012, 3:30 doi:10.1186/scrt121
  116. Panopoulos AD, Ruiz S, Yi F, Herrerías A, Batchelder EM, Izpisua Belmonte JC.(2011) Rapid and highly efficient generation of induced pluripotent stem cells from human umbilical vein endothelial cells. PLoS One;6:e19743
  117. Polo JM, Liu S, Figueroa ME, et al & Hochedlinger K. Cell type of origin influences the molecular and functional properties of mouse induced pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 2010;28:848-855
  118. Miura K, Okada Y, Aoi T, Okada A, et al & Yamanaka S.(2009) Variation in the safety of induced pluripotent stem cell lines. Nat Biotechnol.;27:743-745
  119. Zhang Z, Gao Y, Gordon A, Wang ZZ, Qian Z, et al. (2011) Efficient Generation of Fully Reprogrammed Human iPS Cells via Polycistronic Retroviral Vector and a New Cocktail of Chemical Compounds. PLoS ONE 6(10): e26592. doi:10.1371/journal.pone.0026592
  120. Masanori Imamura, Hironobu Okuno, Ikuo Tomioka, et al. & Hideyuki Okano (2012) Derivation of Induced Pluripotent Stem Cells by Retroviral Gene Transduction in Mammalian Species. Methods in Molecular Biology, 925, 21-48 DOI:10.1007/978-1-62703-011-3_2
  121. Hubert E. Nethercott, David J. Brick, Philip H. Schwartz (2011) Derivation of Induced Pluripotent Stem Cells by Lentiviral Transduction. Methods in Molecular Biology, 767, 67-85 DOI:10.1007/978-1-61779-201-4_6
  122. Maria V. Shutova, Ilya V. Chestkov, Alexandra N. Bogomazova, Maria A. Lagarkova, Sergey L. Kiselev (2011) Generation of iPS Cells from Human Umbilical Vein Endothelial Cells by Lentiviral Transduction and Their Differentiation to Neuronal Lineage. Methods in Molecular Biology, 767,DOI:10.1007/978-1-61779-267-0_11
  123. EMD Millipore Application Note Min Lu, Cristina Moore, Vi Chu (2011) Enhanced Reprogramming of Human Somatic Cells using Human STEMCCA Polycistronic Lentivirus and Human iPS Cell Boost Supplement
  124. Nakanishi, Mahito; Otsu, Makoto (2012) Development of Sendai Virus Vectors and their Potential Applications in Gene Therapy and Regenerative Medicine Current Gene Therapy, 12(5), 410-416 DOI: http://dx.doi.org/10.2174/156652312802762518
  125. Zhou W, Freed CR (2009) Adenoviral gene delivery can reprogram human fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Stem Cells 27: 2667–2674.
  126. Warren L., Philip D. Manos, Tim Ahfeldt, et al. (2010) Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA. Cell Stem Cell 7(5), 618-630 doi:10.1016/j.stem.2010.08.012
  127. Céline Vivien, Pierluigi Scerbo, Fabrice Girardot, et al. and Laurent Coen (2012) Non-viral Expression of Mouse Oct4, Sox2, and Klf4 Transcription Factors Efficiently Reprograms Tadpole Muscle Fibers in Vivo. Journal of Biological Chemistry, 287, 7427-7435. doi:10.1074/jbc.M111.324368
  128. Knut Woltjen, Riikka Hämäläinen, Mark Kibschull, Maria Mileikovsky, Andras Nagy (2011) Transgene-Free Production of Pluripotent Stem Cells Using piggyBac Transposons. Methods in Molecular Biology, 767, 87-103 DOI:10.1007/978-1-61779-201-4_7
  129. Wei Wang, et al. and Pentao Liu (2011) Rapid and efficient reprogramming of somatic cells to induced pluripotent stem cells by retinoic acid receptor gamma and liver receptor homolog 1. PNAS, 108(45), 18283-18288, doi:10.1073/pnas.1100893108

Литература


Wikimedia Foundation. 2010.

Поможем решить контрольную работу

Полезное


Смотреть что такое "Индуцированные стволовые клетки" в других словарях:

  • Стволовые клетки — Эмбриональные стволовые клетки человека под микроскопом. Стволовые клетки  недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся во всех …   Википедия

  • Эмбриональные стволовые клетки — Данные в этой статье приведены по состоянию на 2010. Вы можете помочь …   Википедия

  • Прогениторные клетки — Прогениторные клетки  cтволовые клетки, детерминированные на дифференцировку в определённый тип клеток.Это клетки, которые в отличие от плюрипотентных стволовых клеток уже имеют стойкие биомаркеры, которые позволяют отличить их и их… …   Википедия

  • Белки группы polycomb — (англ. Polycomb group proteins)  это семейство белков, которые способны ремоделировать хроматин. Впервые открыты у дрозофил.[1] Эти белки так видоизменяют структуру хроматина, что транскрипционные факторы не могут связываться с… …   Википедия

  • 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… …   Википедия

  • Генетическая инженерия — Нокаутные мыши Генетическая инженерия (генная инженерия)  совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие… …   Википедия

  • Культура клеток — Окрашенная культура клеток эпителия. На фото кератин (красный) и ДНК (зеленая) Культивирование клеток представляет собой процесс, посредством которого in vitro отдельные клетки (или единственная клет …   Википедия

  • Эмбриональная индукция — Эмбриональная индукция  взаимодействие между частями развивающегося организма у многоклеточных беспозвоночных и всех хордовых. Содержание 1 История 2 Гипотеза 3 Эксперимент …   Википедия

  • Oct-4 — (аббревиатура от Octamer 4)  это транскрипционный фактор, содержащий гомеобокс, из семейства POU. Данный белок участвует в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток.[1] Широко используется как маркёр для… …   Википедия

  • Тетраплоидная комплементация — метод биологии развития и клеточной инженерии, основанный на получении тетраплоидных бластоцист и их комбинировании с диплоидными клетками других генетических линий животных. Этот метод используется для изучения влияния различных мутаций на… …   Википедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»