Przeprogramowane komórki macierzyste obfitują w mutacje

Dorosłe komórki, które zostały przeprogramowane w komórki macierzyste, zawierają szereg mutacji genetycznych, z których niektóre pojawiają się w genach powiązanych z rakiem. Chociaż naukowcy nie wiedzą jeszcze, jak może to wpłynąć na wykorzystanie komórek w medycynie, twierdzą, że odkrycia pokazują, że komórki muszą być badane znacznie intensywniej.

Komórki przesiewowe: Nowe badania ujawniają, że indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (pokazane tutaj) niosą szereg mutacji genetycznych, co może mieć implikacje dla ich terapeutycznego zastosowania.

Kiedy myślimy o użyciu [tych] komórek do terapii, będziemy chcieli rozważyć, jakie rodzaje badań przesiewowych chcemy wykonać, mówi Lawrence Goldstein , profesor biologii molekularnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Jedną z głównych obaw związanych z terapiami opartymi na komórkach macierzystych było to, czy niosą one ze sobą ryzyko raka; zarówno komórki macierzyste, jak i komórki nowotworowe wyróżniają się zdolnością do ciągłego podziału.

W dwóch badaniach opublikowanych dzisiaj w Natura , naukowcy przeanalizowali genom indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS), dorosłych komórek, które zostały genetycznie lub chemicznie przywrócone do stanu komórek macierzystych. Komórki te wzbudziły duże zainteresowanie zarówno naukowców, jak i opinii publicznej jako potencjalna alternatywa dla embrionalnych komórek macierzystych. Podobnie jak ich wywodzący się z zarodka kuzyni, komórki iPS mogą rozwinąć się w dowolny rodzaj tkanki, co czyni je dobrym kandydatem do terapii zastępowania komórek. Są również genetycznie dopasowane do pacjenta, co oznacza, że ​​nie niosą ze sobą ryzyka odrzucenia immunologicznego związanego z istniejącymi przeszczepami komórek.

W jednym badaniu Goldstein: Kun Zhang , a współpracownicy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego zsekwencjonowali kodującą gen część genomu w 22 liniach komórkowych iPS, które zostały przeprogramowane przy użyciu kilku różnych metod. W każdej linii komórkowej, którą przyjrzeliśmy się, znaleźliśmy pojedyncze mutacje [litera genetyczna] w regionie kodującym białka, średnio sześć mutacji na linię komórkową, mówi Zhang.

Różne linie komórkowe miały mutacje w różnych genach, ale nieproporcjonalna liczba mutacji pojawiła się w genach zaangażowanych we wzrost komórek lub w genach, które były wcześniej powiązane z rakiem.

Niektóre z mutacji prawdopodobnie wynikają z ewolucyjnej presji uprawy w naczyniu. Jeśli losowa mutacja, która pojawia się podczas podziału komórki, pomaga komórkom potomnym rosnąć szybciej niż inne, ta mutacja zakorzeni się w populacji. Jednak zespół Zhanga odkrył, że tempo mutacji w komórkach iPS jest 10 razy większe niż typowe dla komórek hodowanych.

Nie jest jeszcze jasne, dlaczego komórki iPS mają tak wysoki wskaźnik mutacji. Naukowcy odkryli, że mniej więcej połowa mutacji wystąpiła przed przeprogramowaniem i można je było znaleźć w kilku komórkach w początkowej populacji, z której pochodziły komórki iPS. Inne mogły pojawić się podczas procesu przeprogramowania lub gdy nowo utworzone komórki iPS rosły. Zespół planuje obecnie podobne testy embrionalnych komórek macierzystych.

W drugim badaniu w Natura naukowcy z Kanady i Finlandii wykorzystali mikromacierze – chipy usiane fragmentami docelowego DNA – do analizy innego rodzaju mutacji genetycznych w komórkach iPS: małych delecji lub duplikacji DNA, znanych jako zmienności strukturalne. Odkryli, że komórki iPS miały więcej tych zmienności niż komórki skóry lub embrionalne komórki macierzyste na początku procesu przeprogramowania, ale komórki z nieprawidłowościami szybko wymarły w miarę dalszego wzrostu populacji.

Naukowcy twierdzą, że potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć, co odkrycia oznaczają dla przyszłego wykorzystania tych komórek w terapiach. Najważniejsze pytanie brzmi, która z tych zmian naprawdę ma znaczenie, mówi Jeanne Loring, dyrektor Centrum Medycyny Regeneracyjnej w Scripps Research Institute. Musimy dowiedzieć się, które są istotne, a które są tylko hałasem. Loring opublikował wyniki podobne do drugiego badania w tym roku.

W przypadku pewnego rodzaju zmian genetycznych – na przykład mutacji w genach związanych z rakiem – wyraźnie nie chcielibyśmy wykorzystywać komórek u pacjentów, mówi Martin Pera , dyrektor Broad Center for Regenerative Medicine na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, który napisał komentarz towarzyszący publikacji w Natura . Ale w przypadku szerokiego zakresu zmian tak naprawdę nie rozumiemy znaczenia funkcjonalnego. Jak w przypadku wielu badań genomicznych, zdolność do gromadzenia dogłębnych informacji genetycznych przewyższyła naszą zdolność do ich interpretacji, mówi. To jest prawdziwe wyzwanie na przyszłość.

Częściowo problem polega na tym, że naukowcy niewiele wiedzą o mechanizmach leżących u podstaw przeprogramowania. Nie możemy jeszcze określić, jaki konkretny aspekt procesu przeprogramowania lub kultury komórkowej jest odpowiedzialny za wywołanie tych zmian, mówi Pera. Jeśli chcemy to naprawić, musimy zrozumieć, który aspekt procesu jest krytyczny.

ukryć