«Мы дразняще близко к созданию добросовестных человеческих стволовых клеток крови в блюде», говорят главный следователь Джордж Дэйли, Мэриленд, доктор философии, который возглавляет научно-исследовательскую лабораторию в Бостоне Программа Стволовой клетки Детской Больницы и является деканом Медицинской школы Гарварда. «Эта работа – кульминация более чем 20 лет борьбы».Хотя клетки, сделанные из плюрипотентных стволовых клеток, являются соединением истинных стволовых клеток крови и других клеток, известных как клетки – предшественники крови, они оказались способными к созданию многократных типов человеческих клеток крови, когда помещено в мышей.
«Этот шаг открывает возможность взять клетки от пациентов с генетическими нарушениями кровоснабжения, использовать генное редактирование, чтобы исправить их генетический дефект и сделать функциональные клетки крови», говорит Риохичи (Рио) Суджимура, Мэриленд, доктор философии, первый автор исследования и постдокторант в Daley Lab. «Это также дает нам потенциал, чтобы иметь безграничную поставку стволовых клеток крови и крови, беря клетки от универсальных дарителей. Это могло потенциально увеличить кровоснабжение для пациентов, которым нужны переливания».Объединение двух подходов, чтобы достигнуть прорываТак как человеческие клетки эмбриональной основы (ES) были изолированы в 1998, ученые пытались, с небольшим успехом, использовать их, чтобы сделать формирующие кровь стволовые клетки.
В 2007 три группы (включая лабораторию Дэйли) произвели первые клетки вызванной плюрипотентной основы (iPS) от человеческих клеток кожи до генетического перепрограммирования. клетки IPS позже использовались, чтобы произвести многократные типы клетки человека, такие как нейроны и сердечные клетки – все же формирующие кровь стволовые клетки остались неуловимыми.Sugimura, Дэйли и коллеги объединили два предыдущих подхода.
Во-первых, они выставили человеческие плюрипотентные стволовые клетки (и ES и клетки IPS) к химическим сигналам что прямые стволовые клетки, чтобы дифференцироваться в специализированные клетки и ткани во время нормального эмбрионального развития. Это произвело hemogenic эндотелий, ранняя эмбриональная ткань, которая в конечном счете дает начало стволовым клеткам крови, хотя переход к стволовым клеткам крови никогда не достигался в блюде.Во втором шаге команда добавила генетические регулирующие факторы (названный транскрипционными факторами), чтобы выдвинуть hemogenic эндотелий к формирующему кровь государству.
Начиная с 26 транскрипционных факторов, идентифицированных как вероятные кандидаты, они в конечном счете свелись всего пять (RUNX1, ЭРГ, LCOR, HOXA5 и HOXA9), которые были и необходимы и достаточны для создания стволовых клеток крови. Они обеспечили факторы в клетки с лентивирусом, как используется в некоторых формах генотерапии.Наконец, они пересадили генетически спроектированные hemogenic эндотелиальные клетки в мышей. Несколько недель спустя, небольшое количество животных несло многократные типы человеческих клеток крови в их костном мозге и кровообращении.
Эти включенные предшественники эритроцита, миелоидные клетки (предшественники моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, пластинок и других клеток), и T и лимфоциты B. Некоторые мыши смогли предпринять человеческие иммунные ответные меры после вакцинации.Клетки ES и клетки IPS были столь же хороши в создании стволовых клеток крови и клеток – предшественников, когда техника была применена. Но исследователи больше всего интересуются клетками IPS, которые предлагают добавленную способность получить клетки непосредственно от пациентов и образцовой болезни.«Мы теперь в состоянии смоделировать человеческую функцию крови у так называемых ‘гуманизированных мышей’», говорит Дэйли. «Это – важный шаг вперед для нашей способности исследовать генетическую болезнь крови».
Что такое стволовая клетка крови?Техника исследователей произвела смесь стволовых клеток крови и так называемых hematopoietic клеток – предшественников, которые также дают начало клеткам крови. Их конечная цель должна расширить их способность сделать истинные стволовые клетки крови способом, это практично и безопасно без потребности в вирусах поставить транскрипционные факторы и ввести редактирующие ген методы как CRISPR, чтобы исправить генетические дефекты в плюрипотентных стволовых клетках, прежде чем клетки крови будут сделаны.
Одна проблема в создании добросовестных человеческих стволовых клеток крови состоит в том что ничей бывший в состоянии, чтобы полностью характеризовать эти клетки.«Это оказалось сложным, чтобы ‘видеть’ эти клетки», говорит Суджимура. «Вы можете примерно характеризовать стволовые клетки крови на основе поверхностных маркеров, но даже с этим, это может не быть истинная стволовая клетка крови.
И как только это начинает дифференцировать и делать клетки крови, Вы не можете возвратиться и изучить его – это уже пошло. Лучшая характеристика человеческих стволовых клеток крови и лучшее понимание того, как они развиваются, дали бы нам ключ к разгадке создания добросовестных человеческих стволовых клеток крови».