stringtranslate.com

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Конфокальное микроскопическое изображение колонии человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных от пациента с окулокутантным альбинизмом . Красным обозначен фактор транскрипции Oct-4 , зеленым — белок SSEA4, а синим — ядра клеток .
Колонии человеческих iPS-клеток. Веретенообразные клетки на заднем плане — мышиные фибробласты. Только те клетки, которые составляют центральную колонию, являются человеческими iPS-клетками.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (также известные как iPS- клетки или iPSC ) — это тип плюрипотентных стволовых клеток , которые могут быть получены непосредственно из соматической клетки . Технология iPSC была впервые разработана Шинья Яманакой и Казутоши Такахаши в Киото , Япония , которые совместно показали в 2006 году, что введение четырех специфических генов (названных Myc , Oct3/4 , Sox2 и Klf4 ), вместе известных как факторы Яманаки, кодирующие факторы транскрипции , может преобразовать соматические клетки в плюрипотентные стволовые клетки. [1] Шинья Яманака был удостоен Нобелевской премии 2012 года вместе с сэром Джоном Гердоном «за открытие того, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы, чтобы стать плюрипотентными». [2]

Плюрипотентные стволовые клетки имеют большие перспективы в области регенеративной медицины . [3] Поскольку они могут размножаться бесконечно, а также давать начало всем остальным типам клеток в организме (таким как нейроны, клетки сердца, поджелудочной железы и печени), они представляют собой единый источник клеток, которые можно использовать для замены тех, которые были утрачены в результате повреждения или болезни.

Наиболее известным типом плюрипотентных стволовых клеток является эмбриональная стволовая клетка . Однако, поскольку генерация эмбриональных стволовых клеток включает разрушение (или, по крайней мере, манипуляцию) [4] эмбриона на стадии предимплантации, вокруг их использования возникло много споров . Линии эмбриональных стволовых клеток, соответствующие пациенту, теперь можно получить с помощью переноса ядер соматических клеток (SCNT). [ необходима цитата ]

Поскольку iPSC могут быть получены непосредственно из взрослых тканей, они не только обходят необходимость в эмбрионах, но и могут быть созданы в соответствии с пациентом, что означает, что каждый человек может иметь свою собственную плюрипотентную линию стволовых клеток. Эти неограниченные запасы аутологичных клеток могут быть использованы для создания трансплантатов без риска иммунного отторжения. Хотя технология iPSC еще не достигла стадии, когда терапевтические трансплантаты считались бы безопасными, iPSC охотно используются в персонализированных усилиях по разработке лекарств и изучению специфической для пациента основы заболевания. [5]

Яманака назвал iPSC со строчной буквы «i» из-за популярности iPod и других продуктов. [6] [7] [8] [9]

На своем Нобелевском семинаре Яманака сослался на более раннюю основополагающую работу Гарольда Вайнтрауба о роли белка 1, определяющего миобласты (MyoD), в перепрограммировании судьбы клеток в мышечную линию как на важный предшественник открытия iPSC. [10]

Производство

Схема генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). (1) Изолировать и культивировать донорские клетки. (2) Трансдуцировать гены, связанные со стволовыми клетками, в клетки с помощью вирусных векторов. Красные клетки указывают на клетки, экспрессирующие экзогенные гены. (3) Собрать и культивировать клетки в соответствии с культурой ЭС-клеток , используя митотически инактивированные питающие клетки (светло-серые). (4) Небольшая часть трансфицированных клеток становится ИПСК и генерирует ЭС-подобные колонии.

iPSC обычно получают путем введения продуктов определенных наборов генов, связанных с плюрипотентностью, или «факторов перепрограммирования», в данный тип клеток. Исходный набор факторов перепрограммирования (также называемых факторами Яманаки) — это факторы транскрипции Oct4 (Pou5f1), Sox2 , Klf4 и cMyc . Хотя эта комбинация является наиболее обычной при получении iPSC, каждый из факторов может быть функционально заменен родственными факторами транскрипции, miRNA , малыми молекулами или даже неродственными генами, такими как спецификаторы линии. [11] Также ясно, что промитотические факторы, такие как C-MYC/L-MYC, или подавление контрольных точек клеточного цикла, таких как p53, являются каналами для создания послушного клеточного состояния для перепрограммирования iPSC. [12]

Получение iPSC обычно является медленным и неэффективным процессом, занимающим одну-две недели для мышиных клеток и три-четыре недели для человеческих клеток, с эффективностью около 0,01-0,1%. Однако были достигнуты значительные успехи в повышении эффективности и сокращении времени, необходимого для получения iPSC. После введения факторов перепрограммирования клетки начинают формировать колонии, которые напоминают плюрипотентные стволовые клетки, которые можно выделить на основе их морфологии, условий, которые отбирают для их роста, или посредством экспрессии поверхностных маркеров или репортерных генов .

Первое поколение (мышь)

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки были впервые получены Шинья Яманакой и Казутоши Такахаши в Киотском университете , Япония, в 2006 году. [1] Они выдвинули гипотезу, что гены, важные для функции эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), могут быть способны индуцировать эмбриональное состояние во взрослых клетках. Они выбрали двадцать четыре гена, ранее идентифицированных как важные для ЭСК, и использовали ретровирусы для доставки этих генов в фибробласты мышей . Фибробласты были сконструированы таким образом, чтобы любые клетки, реактивирующие специфичный для ЭСК ген Fbx15 , можно было выделить с помощью селекции антибиотиков.

После доставки всех двадцати четырех факторов появились колонии, подобные ESC, которые реактивировали репортер Fbx15 и могли размножаться бесконечно. Чтобы идентифицировать гены, необходимые для перепрограммирования, исследователи удаляли один фактор за раз из пула из двадцати четырех. С помощью этого процесса они идентифицировали четыре фактора: Oct4, Sox2, cMyc и Klf4, каждый из которых был необходим и вместе достаточен для генерации колоний, подобных ESC, при отборе для реактивации Fbx15.

Второе поколение (мышь)

В июне 2007 года три отдельные исследовательские группы, включая группу Яманаки, Гарварда / Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и группу из Массачусетского технологического института , опубликовали исследования, которые существенно улучшили подход к перепрограммированию, что привело к появлению iPSC, которые были неотличимы от ESC. В отличие от первого поколения iPSC, эти iPSC второго поколения произвели жизнеспособных химерных мышей и внесли вклад в зародышевую линию мышей, тем самым достигнув «золотого стандарта» для плюрипотентных стволовых клеток.

Эти iPSC второго поколения были получены из мышиных фибробластов путем ретровирусной экспрессии тех же четырех факторов транскрипции (Oct4, Sox2, cMyc, Klf4). Однако вместо использования Fbx15 для отбора плюрипотентных клеток исследователи использовали Nanog , ген, который функционально важен в ESC. Используя эту другую стратегию, исследователи создали iPSC, которые были функционально идентичны ESC. [13] [14] [15] [16]

Человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Генерация из человеческих фибробластов

Перепрограммирование человеческих клеток в iPSC было сообщено в ноябре 2007 года двумя независимыми исследовательскими группами: Шинья Яманака из Киотского университета, Япония, который был пионером оригинального метода iPSC, и Джеймс Томсон из Висконсинского университета в Мадисоне, который был первым, кто получил человеческие эмбриональные стволовые клетки. Используя тот же принцип, который использовался при перепрограммировании мышей, группа Яманаки успешно трансформировала человеческие фибробласты в iPSC с теми же четырьмя ключевыми генами, Oct4, Sox2, Klf4 и cMyc, используя ретровирусную систему, [17] в то время как Томсон и коллеги использовали другой набор факторов, Oct4, Sox2, Nanog и Lin28, используя лентивирусную систему. [18]

Генерация из дополнительных типов клеток

Получение фибробластов для производства iPSC включает биопсию кожи, и были предприняты усилия по выявлению типов клеток, которые более легкодоступны. [19] [20] В 2008 году iPSC были получены из человеческих кератиноцитов, которые можно было получить путем одного выщипывания волоса. [21] [22] В 2010 году iPSC были получены из периферических клеток крови, [23] [24] а в 2012 году iPSC были сделаны из почечных эпителиальных клеток в моче. [25]

Другие соображения относительно исходного типа клеток включают мутационную нагрузку (например, клетки кожи могут содержать больше мутаций из-за воздействия УФ-излучения), [19] [20] время, необходимое для расширения популяции исходных клеток, [19] и способность дифференцироваться в заданный тип клеток. [26]

Гены, используемые для производства iPSC

[ необходима ссылка ]

Генерация индуцированных плюрипотентных клеток в решающей степени зависит от факторов транскрипции, используемых для индукции.

Oct-3/4 и некоторые продукты семейства генов Sox (Sox1, Sox2, Sox3 и Sox15) были идентифицированы как важные регуляторы транскрипции, участвующие в процессе индукции, отсутствие которых делает индукцию невозможной. Однако были идентифицированы дополнительные гены, включая некоторых членов семейства Klf (Klf1, Klf2, Klf4 и Klf5), семейства Myc (c-myc, L-myc и N-myc), Nanog и LIN28 , которые повышают эффективность индукции.

Проблемы перепрограммирования клеток до плюрипотентности

Хотя методы, впервые разработанные Яманакой и другими, продемонстрировали, что взрослые клетки можно перепрограммировать в iPS-клетки, эта технология по-прежнему сопряжена с трудностями:

  1. Низкая эффективность: в целом, конверсия в iPS-клетки была невероятно низкой. Например, скорость, с которой соматические клетки были перепрограммированы в iPS-клетки в оригинальном исследовании Яманаки на мышах, составляла 0,01–0,1%. [1] Низкая эффективность может отражать необходимость точного времени, баланса и абсолютных уровней экспрессии генов перепрограммирования. Это также может указывать на необходимость редких генетических или эпигенетических изменений в исходной популяции соматических клеток или в длительной культуре. Однако недавно был найден путь для эффективного перепрограммирования, который требовал понижения регуляции комплекса ремоделирования и деацетилирования нуклеосом ( NuRD ). Сверхэкспрессия Mbd3, субъединицы NuRD, ингибирует индукцию iPSC. Истощение Mbd3, с другой стороны, повышает эффективность перепрограммирования, [32] что приводит к детерминированному и синхронизированному перепрограммированию iPS-клеток (близкая к 100% эффективность в течение семи дней от мышиных и человеческих клеток). [33]
  2. Геномная вставка: геномная интеграция факторов транскрипции ограничивает полезность подхода с использованием факторов транскрипции из-за риска вставки мутаций в геном целевой клетки. [34] Распространенной стратегией избегания геномной вставки было использование другого вектора для ввода. Были исследованы плазмиды , аденовирусы и транспозонные векторы, но они часто идут на компромисс с более низкой пропускной способностью. [35] [36] [37]
  3. Туморогенность: в зависимости от используемых методов перепрограммирование взрослых клеток для получения iPSC может представлять значительные риски, которые могут ограничить их использование у людей. Например, если вирусы используются для геномного изменения клеток, может быть потенциально вызвана экспрессия онкогенов (генов, вызывающих рак). В феврале 2008 года ученые объявили об открытии метода, который может удалять онкогены после индукции плюрипотентности, тем самым увеличивая потенциальное использование iPS-клеток при заболеваниях человека. [38] В другом исследовании Яманака сообщил, что можно создавать iPSC без онкогена c-Myc. Процесс занял больше времени и был не таким эффективным, но полученные химеры не развили рак. [39] Инактивация или удаление супрессора опухолей p53, который является ключевым регулятором рака, значительно увеличивает эффективность перепрограммирования. [40] Таким образом, по-видимому, существует компромисс между эффективностью перепрограммирования и образованием опухолей.
  4. Неполное перепрограммирование: перепрограммирование также сталкивается с проблемой полноты. Это особенно сложно, поскольку общегеномный эпигенетический код должен быть переформатирован в код целевого типа клеток, чтобы полностью перепрограммировать клетку. Однако три отдельные группы смогли найти iPS-клетки, полученные из мышиных эмбриональных фибробластов (MEF), которые можно было инъецировать в тетраплоидные бластоцисты и которые привели к живорождению мышей, полученных полностью из iPS-клеток, тем самым положив конец спору об эквивалентности эмбриональных стволовых клеток (ESC) и iPS в отношении плюрипотентности. [41]

Таблица справа суммирует ключевые стратегии и методы, использованные для разработки iPS-клеток в первые пять лет после прорыва Яманаки и др. в 2006 г. Ряды схожих цветов представляют исследования, в которых использовались схожие стратегии перепрограммирования.

Эта временная шкала суммирует ключевые стратегии и методы, использованные для разработки iPS-клеток в первые пять лет после прорыва Яманаки и др. в 2006 году. Ряды схожих цветов представляют исследования, в которых использовались схожие стратегии перепрограммирования.

Альтернативные подходы

Имитация факторов транскрипции с помощью химических веществ

Одной из основных стратегий избежания проблем (1) и (2) было использование малых молекул , которые могут имитировать эффекты факторов транскрипции. Эти соединения могут компенсировать фактор перепрограммирования, который неэффективно воздействует на геном или не может перепрограммировать по другой причине; таким образом, они повышают эффективность перепрограммирования. Они также избегают проблемы геномной интеграции, которая в некоторых случаях способствует возникновению опухолей. Ключевые исследования с использованием такой стратегии были проведены в 2008 году. Мелтон и др. изучали эффекты ингибитора гистондеацетилазы (HDAC) вальпроевой кислоты. Они обнаружили, что он увеличил эффективность перепрограммирования в 100 раз (по сравнению с традиционным методом факторов транскрипции Яманаки). [42] Исследователи предположили, что это соединение имитирует сигнализацию, которая обычно вызывается фактором транскрипции c-Myc. Похожий тип механизма компенсации был предложен для имитации эффектов Sox2 . В 2008 году Дин и др. использовали ингибирование гистонметилтрансферазы (HMT) с помощью BIX-01294 в сочетании с активацией кальциевых каналов в плазматической мембране для повышения эффективности перепрограммирования. [43] Дэн и др. из Пекинского университета сообщили в июле 2013 года, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут быть созданы без какой-либо генетической модификации. Они использовали коктейль из семи низкомолекулярных соединений, включая DZNep, для индуцирования соматических клеток мыши в стволовые клетки, которые они назвали клетками CiPS с эффективностью — 0,2% — сопоставимой с эффективностью при использовании стандартных методов производства iPSC. Клетки CiPS были введены в развивающиеся эмбрионы мыши и, как было обнаружено, вносят вклад во все основные типы клеток, доказывая их плюрипотентность. [44] [45]

Дин и др . продемонстрировали альтернативу перепрограммированию факторов транскрипции с помощью лекарственных препаратов. Изучая процесс мезенхимально-эпителиального перехода (MET), в котором фибробласты переходят в состояние, подобное стволовым клеткам, группа Дина идентифицировала два химических вещества – ингибитор ALK5 SB431412 и ингибитор MEK (митоген-активируемой протеинкиназы) PD0325901 – которые, как было обнаружено, увеличивают эффективность классического генетического метода в 100 раз. Добавление третьего соединения, которое, как известно, участвует в пути выживания клеток, тиазовивин дополнительно увеличивает эффективность в 200 раз. Использование комбинации этих трех соединений также сократило процесс перепрограммирования человеческих фибробластов с четырех недель до двух недель. [46] [47]

В апреле 2009 года было продемонстрировано, что генерация iPS-клеток возможна без каких-либо генетических изменений взрослой клетки: повторная обработка клеток определенными белками, направленными в клетки через полиаргининовые якоря, была достаточна для индукции плюрипотентности. [48] Аббревиатура, данная для этих iPSC, — piPSC (протеин-индуцированные плюрипотентные стволовые клетки).

Альтернативные векторы

Еще одной ключевой стратегией, позволяющей избежать таких проблем, как возникновение опухолей и низкая производительность, является использование альтернативных форм векторов: аденовирусов , плазмид и голых ДНК или белковых соединений.

В 2008 году Хочедлингер и др. использовали аденовирус для транспортировки необходимых четырех факторов транскрипции в ДНК клеток кожи и печени мышей, что привело к получению клеток, идентичных эмбриональным стволовым клеткам. Аденовирус отличается от других векторов, таких как вирусы и ретровирусы, тем, что он не включает ни одного из своих собственных генов в целевого хозяина и избегает возможности инсерционного мутагенеза. [43] В 2009 году Фрид и др. продемонстрировали успешное перепрограммирование человеческих фибробластов в iPS-клетки. [49] Еще одним преимуществом использования аденовирусов является то, что для эффективного перепрограммирования им нужно присутствовать только в течение короткого периода времени.

Также в 2008 году Яманака и др. обнаружили, что они могут переносить четыре необходимых гена с помощью плазмиды. [35] Группа Яманаки успешно перепрограммировала мышиные клетки путем трансфекции двумя плазмидными конструкциями, несущими факторы перепрограммирования; первая плазмида экспрессировала c-Myc, в то время как вторая экспрессировала три других фактора ( Oct4 , Klf4 и Sox2 ). Хотя плазмидные методы избегают вирусов, им все равно требуются гены, способствующие развитию рака, для выполнения перепрограммирования. Другая главная проблема с этими методами заключается в том, что они, как правило, гораздо менее эффективны по сравнению с ретровирусными методами. Кроме того, было показано, что трансфицированные плазмиды интегрируются в геном хозяина, и поэтому они все еще представляют риск инсерционного мутагенеза. Поскольку неретровирусные подходы продемонстрировали такие низкие уровни эффективности, исследователи попытались эффективно спасти технику с помощью так называемой системы транспозонов PiggyBac . Несколько исследований продемонстрировали, что эта система может эффективно доставлять ключевые факторы перепрограммирования, не оставляя мутаций в геноме клетки-хозяина. Система транспозонов PiggyBac включает повторное удаление экзогенных генов, что устраняет проблему инсерционного мутагенеза. [ необходима цитата ]

Приобретение плюрипотентности клеток, вызванное стимулом

В январе 2014 года были опубликованы две статьи, в которых утверждалось, что тип плюрипотентных стволовых клеток может быть получен путем воздействия на клетки определенных типов стресса (бактериальный токсин, низкий уровень pH 5,7 или физическое сдавливание); полученные клетки были названы клетками STAP, за приобретение плюрипотентности, вызванное стимулом . [50]

В связи с трудностями, с которыми столкнулись другие лаборатории при воспроизведении результатов неожиданного исследования, в марте 2014 года один из соавторов призвал отозвать статьи. [51] 4 июня 2014 года ведущий автор Обоката согласилась отозвать обе статьи [52] после того, как было установлено, что она совершила «нарушение правил проведения исследований», как было установлено в ходе расследования RIKEN 1 апреля 2014 года. [53]

Молекулы РНК

МикроРНК — это короткие молекулы РНК, которые связываются с комплементарными последовательностями на матричной РНК и блокируют экспрессию гена. Измерение изменений в экспрессии микроРНК в iPS-клетках может быть использовано для прогнозирования их потенциала дифференциации. [54] Добавление микроРНК также может быть использовано для повышения потенциала iPS. Было предложено несколько механизмов. [54] Специфичные для ES-клеток молекулы микроРНК (такие как miR-291, miR-294 и miR-295) повышают эффективность индуцированной плюрипотентности, действуя ниже по течению от c-Myc. [55] МикроРНК также могут блокировать экспрессию репрессоров четырех факторов транскрипции Яманаки, и могут быть дополнительные механизмы, вызывающие перепрограммирование даже при отсутствии добавленных экзогенных факторов транскрипции. [54]

Личность

Три зародышевые клетки/ткани, дифференцированные из iPSC: нейроны ( эктодерма ), хрящ (мягкие кости, мезодерма ) и бокаловидные клетки в кишечнике ( энтодерма )

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки во многих отношениях похожи на естественные плюрипотентные стволовые клетки, такие как эмбриональные стволовые клетки, например, на экспрессию определенных генов и белков стволовых клеток, паттерны метилирования хроматина , время удвоения, образование эмбриональных телец , образование тератом , образование жизнеспособных химер , а также эффективность и дифференцируемость, но полная степень их связи с естественными плюрипотентными стволовыми клетками все еще оценивается. [1]

Было обнаружено, что экспрессия генов и H3K4me3 и H3K27me3 по всему геному чрезвычайно схожи между ES и iPS клетками. [56] [ необходима цитата ] Сгенерированные iPSC были удивительно похожи на естественно изолированные плюрипотентные стволовые клетки (такие как мышиные и человеческие эмбриональные стволовые клетки, mESC и hESC, соответственно) в следующих отношениях, тем самым подтверждая идентичность, подлинность и плюрипотентность iPSC по отношению к естественно изолированным плюрипотентным стволовым клеткам:

Безопасность

Медицинские исследования

Задача получения iPS-клеток продолжает оставаться сложной из-за шести проблем, упомянутых выше. Ключевым компромиссом, который необходимо преодолеть, является компромисс между эффективностью и геномной интеграцией. Большинство методов, которые не полагаются на интеграцию трансгенов, неэффективны, в то время как те, которые полагаются на интеграцию трансгенов, сталкиваются с проблемами неполного перепрограммирования и возникновения опухолей, хотя было испробовано огромное количество методов и методик. Другой большой набор стратегий заключается в проведении протеомной характеристики iPS-клеток. [58] Дальнейшие исследования и новые стратегии должны генерировать оптимальные решения для пяти основных проблем. Один из подходов может попытаться объединить положительные атрибуты этих стратегий в в конечном итоге эффективную методику для перепрограммирования клеток в iPS-клетки.

Другой подход заключается в использовании iPS-клеток, полученных от пациентов, для идентификации терапевтических препаратов, способных спасти фенотип. Например, линии iPS-клеток, полученные от пациентов, страдающих синдромом эктодермальной дисплазии (EEC), у которых мутировал ген p63 , демонстрируют аномальную эпителиальную приверженность, которую можно частично спасти с помощью небольшого соединения. [67]

Моделирование заболеваний и разработка лекарств

Привлекательной особенностью человеческих iPS-клеток является возможность получать их от взрослых пациентов для изучения клеточной основы заболеваний человека. Поскольку iPS-клетки являются самообновляющимися и плюрипотентными, они представляют собой теоретически неограниченный источник клеток, полученных от пациентов, которые могут быть превращены в любой тип клеток в организме. Это особенно важно, поскольку многие другие типы человеческих клеток, полученных от пациентов, имеют тенденцию прекращать рост после нескольких пассажей в лабораторной культуре. iPS-клетки были получены для широкого спектра генетических заболеваний человека, включая такие распространенные расстройства, как синдром Дауна и поликистоз почек. [68] [69] [70] Во многих случаях iPS-клетки, полученные от пациентов, демонстрируют клеточные дефекты, не наблюдаемые в iPS-клетках от здоровых людей, что дает представление о патофизиологии заболевания. [71] [72] Международный совместный проект StemBANCC был сформирован в 2012 году для создания коллекции линий iPS-клеток для скрининга лекарств при различных заболеваниях. Управляемые Оксфордским университетом , усилия объединили средства и ресурсы 10 фармацевтических компаний и 23 университетов. Цель состоит в том, чтобы создать библиотеку из 1500 линий iPS-клеток, которые будут использоваться в ранних испытаниях лекарств, предоставляя среду, имитирующую болезнь человека. [73] Кроме того, объединение технологии hiPSC и малых молекул или генетически закодированных индикаторов напряжения и кальция обеспечило крупномасштабную и высокопроизводительную платформу для скрининга безопасности сердечно-сосудистых препаратов. [74] [75] [76] [77] [78]

Синтез органов

Исследователи из Японии сообщили о подтверждении концепции использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) для создания человеческих органов для трансплантации . Человеческие « печеночные почки» (iPSC-LB) были выращены из смеси трех различных видов стволовых клеток: гепатоцитов (для функции печени), полученных из iPSC; эндотелиальных стволовых клеток (для формирования выстилки кровеносных сосудов ) из пуповинной крови ; и мезенхимальных стволовых клеток (для формирования соединительной ткани ). Этот новый подход позволяет различным типам клеток самоорганизовываться в сложный орган, имитируя процесс развития плода . После выращивания in vitro в течение нескольких дней печеночные почки были трансплантированы мышам, где «печень» быстро соединялась с кровеносными сосудами хозяина и продолжала расти. Самое главное, что она выполняла обычные функции печени, включая метаболизм лекарств и выработку специфичных для печени белков. Дальнейшие исследования будут отслеживать долговечность пересаженного органа в организме хозяина (способность интегрироваться или избегать отторжения ) и то, трансформируется ли он в опухоли . [79] [80]

Регенерация органов

В 2021 году на мышах был продемонстрирован подход, основанный на переключаемых факторах Яманаки и перепрограммировании, для регенерации поврежденного сердца без образования опухолей, и он оказался успешным, если вмешательство проводилось непосредственно до или после сердечного приступа. [81]

Восстановление тканей

Эмбриональные клетки пуповинной крови были индуцированы в плюрипотентные стволовые клетки с использованием плазмидной ДНК. Используя эндотелиальные/перицитарные маркеры клеточной поверхности CD31 и CD146 , исследователи идентифицировали «сосудистый предшественник», высококачественные мультипотентные сосудистые стволовые клетки. После того, как iPS-клетки были введены непосредственно в стекловидное тело поврежденной сетчатки мышей, стволовые клетки, прижившиеся в сетчатке, росли и восстанавливали сосуды . [82] [83]

Было показано, что меченые НСК , полученные из iPSC, введенные лабораторным животным с поражениями мозга, мигрируют к поражениям, и наблюдалось некоторое улучшение двигательной функции. [84]

Кардиомиоциты

Сокращающиеся клетки сердечной мышцы, кардиомиоциты , полученные из iPSC , могут производиться в больших количествах с использованием химически определенных протоколов дифференциации. [85] [86] Эти протоколы обычно модулируют те же сигнальные пути развития, которые необходимы для развития сердца . [87] Эти iPSC-кардиомиоциты могут воспроизводить генетические аритмии и реакции на сердечные препараты, поскольку они демонстрируют тот же генетический фон, что и пациент, от которого они были получены. [88] [89] [90] [91]

В июне 2014 года Takara Bio получила передачу технологий от iHeart Japan, венчурной компании из Института исследований iPS-клеток Киотского университета, чтобы сделать возможным эксклюзивное использование технологий и патентов, которые вызывают дифференциацию iPS-клеток в кардиомиоциты в Азии. Компания объявила об идее продажи кардиомиоцитов фармацевтическим компаниям и университетам для помощи в разработке новых лекарств от болезней сердца. [92]

9 марта 2018 года Комитет по регенеративной медицине Университета Осаки официально одобрил первый в мире план клинического исследования по трансплантации «миокардиального листа», изготовленного из iPS-клеток, в сердце пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью. Университет Осаки объявил, что в тот же день подал заявку в Министерство здравоохранения, труда и благосостояния.

16 мая 2018 года план клинических исследований был одобрен экспертной группой Министерства здравоохранения, труда и социального обеспечения с условием. [93] [94]

В октябре 2019 года группа из Университета Окаямы разработала модель ишемической болезни сердца с использованием кардиомиоцитов, дифференцированных из iPS-клеток. [95]

Красные кровяные клетки

Хотя пинта донорской крови содержит около двух триллионов эритроцитов, а во всем мире собирается более 107 миллионов донаций крови, по-прежнему существует острая потребность в крови для переливания. В 2014 году в Шотландской национальной службе переливания крови из iPSC были синтезированы эритроциты группы O. Клетки были вынуждены стать мезодермой , затем клетками крови , а затем эритроцитами. Последним шагом было заставить их выбросить свои ядра и должным образом созреть. Группа O может быть перелита всем пациентам. Клинические испытания на людях, как ожидалось, не начнутся до 2016 года. [96]

Клиническое исследование

Первое клиническое испытание на людях с использованием аутологичных iPSC было одобрено Министерством здравоохранения Японии и должно было быть проведено в 2014 году в Центре биологии развития Riken в Кобе . Однако испытание было приостановлено после того, как в ноябре 2015 года в Японии вступили в силу новые законы о регенеративной медицине . [97] В частности, существующий набор руководств был усилен, чтобы иметь силу закона (ранее это были просто рекомендации). [98] iPSC, полученные из клеток кожи шести пациентов с влажной возрастной макулярной дегенерацией, были перепрограммированы для дифференциации в клетки ретинального пигментного эпителия (RPE). Клеточный слой будет трансплантирован в пораженную сетчатку , где будет удалена дегенерированная ткань RPE. Мониторинг безопасности и восстановления зрения должен был длиться от одного до трех лет. [99] [100]

В марте 2017 года группа под руководством Масаё Такахаши завершила первую успешную трансплантацию ретинальных клеток, полученных из iPS, от донора в глаз человека с прогрессирующей макулярной дегенерацией. [101] Однако сообщалось, что теперь у них возникли осложнения. [102] Преимущества использования аутологичных iPSC заключаются в том, что теоретически нет риска отторжения и что это устраняет необходимость использования эмбриональных стволовых клеток. Однако эти iPSC были получены от другого человека. [100]

Новые клинические испытания с использованием iPSC сейчас проводятся не только в Японии, но также в США и Европе. [103] Исследование, проведенное в 2021 году в реестре испытаний Clinicaltrials.gov, выявило 129 списков испытаний, в которых упоминаются iPSC, но большинство из них были неинтервенционными. [104]

Стратегия получения универсальных iPSC

Чтобы сделать технологии регенеративной медицины на основе iPSC доступными для большего числа пациентов, необходимо создать универсальные iPSC, которые можно трансплантировать независимо от гаплотипов HLA . Текущая стратегия создания универсальных iPSC преследует две основные цели: устранить экспрессию HLA и предотвратить атаки NK-клеток из-за удаления HLA. Сообщалось, что удаление генов B2M и CIITA с использованием системы CRISPR/Cas9 подавляет экспрессию HLA класса I и класса II соответственно. Чтобы избежать атак NK-клеток, использовалась трансдукция лигандов, ингибирующих NK-клетки, таких как HLA-E и CD47 . [105] HLA-C остается неизменным, поскольку 12 общих аллелей HLA-C достаточно, чтобы охватить 95% населения мира. [105]

Антивозрастные свойства

Мультипотентная мезенхимальная стволовая клетка, индуцированная в плюрипотентность, имеет большие перспективы для замедления или обращения вспять стареющих фенотипов. Такие антивозрастные свойства были продемонстрированы в ранних клинических испытаниях в 2017 году. [106] В 2020 году исследователи Стэнфордского университета пришли к выводу после изучения пожилых мышей, что старые человеческие клетки, подвергаясь факторам Яманаки, могут омолаживаться и становиться почти неотличимыми от своих более молодых аналогов. [107]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Takahashi K, Yamanaka S (август 2006). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из культур эмбриональных и взрослых фибробластов мыши с помощью определенных факторов». Cell . 126 (4): 663–76. doi : 10.1016/j.cell.2006.07.024 . hdl : 2433/159777 . PMID  16904174.Значок открытого доступа
  2. ^ "Нобелевская премия по физиологии и медицине – Пресс-релиз 2012 года". Nobel Media AB. 8 октября 2012 г.
  3. ^ Mahla RS (2016). «Применение стволовых клеток в регенеративной медицине и терапии заболеваний». Международный журнал клеточной биологии . 2016 : 6940283. doi : 10.1155/2016/6940283 . PMC 4969512. PMID  27516776 . 
  4. ^ Klimanskaya I, Chung Y, Becker S, Lu SJ, Lanza R (ноябрь 2006 г.). "Линии эмбриональных стволовых клеток человека, полученные из отдельных бластомеров". Nature . 444 (7118): 481–5. Bibcode :2006Natur.444..481K. doi :10.1038/nature05142. PMID  16929302. S2CID  84792371.
  5. ^ Hockemeyer D, Jaenisch R (май 2016). «Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки встречают редактирование генома». Cell Stem Cell . 18 (5): 573–86. doi :10.1016/j.stem.2016.04.013. PMC 4871596 . PMID  27152442. 
  6. ^ "「i」PSなぜ小文字？ 山中さんってどんな人？".朝日新聞. 8 октября 2012 года. Архивировано из оригинала 21 ноября 2012 года . Проверено 27 апреля 2013 г.
  7. ^ "万能なiPS細胞「iPodのように普及してほしい」".スポーツニッポン. 9 октября 2012 года . Проверено 14 октября 2012 г.
  8. ^ "山中教授の「iPS細胞」ってiPod のパクリ!?流行らせたいと頭小文字" . J-CASTニュース. 9 октября 2012 года . Проверено 28 апреля 2013 г.
  9. ^ Эгизабаль С, Аран Б, Чува де Соуза Лопес С.М., Гинс М, Хейндрикс Б, Панула С, Попович М, Вассена Р, Вейга А (2019). «Два десятилетия эмбриональных стволовых клеток: исторический обзор». Репродукция человека Открыть . 2019 (1): hoy024. дои : 10.1093/hropen/hoy024 . ПМК 6396646 . ПМИД  30895264. 
  10. ^ Яманака С. (декабрь 2013 г.). «Извилистая дорога к плюрипотентности (Нобелевская лекция)». Angewandte Chemie . 52 (52): 13900–9. doi :10.1002/anie.201306721. PMID  24255017.
  11. ^ Guo XL, Chen JS (2015). «Исследование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и их применение в тканях глаза». Международный журнал офтальмологии . 8 (4): 818–25. doi :10.3980/j.issn.2222-3959.2015.04.31. PMC 4539634. PMID  26309885 . 
  12. ^ Торнтон, Кристофер Д.; Филдинг, Стюарт; Карбовничек, Кинга; Ройг-Мерино, Алисия; Берроуз, Алиша Э.; Фицпатрик, Лорна М.; Шарайре, Асель; Тайт, Джон П.; Моул, Сара Э.; Харботтл, Ричард П.; Капрони, Лиза Дж.; Маккей, Тристан Р. (10 декабря 2021 г.). «Безопасное и стабильное получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с использованием векторов ДНК doggybone». Молекулярная терапия — методы и клиническая разработка . 23 : 348–358. doi : 10.1016/j.omtm.2021.09.018. ISSN  2329-0501. PMC 8546411. PMID 34729381  . 
  13. ^ Окита К, Ичисака Т, Яманака С (июль 2007 г.). «Генерация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, компетентных в отношении зародышевой линии». Nature . 448 (7151): 313–7. Bibcode :2007Natur.448..313O. doi :10.1038/nature05934. PMID  17554338. S2CID  459050.
  14. ^ Wernig M, Meissner A, Foreman R, Brambrink T, Ku M, Hochedlinger K и др. (июль 2007 г.). «In vitro перепрограммирование фибробластов в состояние, подобное плюрипотентным ES-клеткам». Nature . 448 (7151): 318–24. Bibcode :2007Natur.448..318W. doi :10.1038/nature05944. PMID  17554336. S2CID  4377572.
  15. ^ Maherali N, Sridharan R, Xie W, Utikal J, Eminli S, Arnold K и др. (июнь 2007 г.). «Непосредственно перепрограммированные фибробласты демонстрируют глобальное эпигенетическое ремоделирование и широко распространенный вклад в ткани». Cell Stem Cell . 1 (1): 55–70. doi : 10.1016/j.stem.2007.05.014 . PMID  18371336.
  16. ^ "Generations of iPSCs and related references". Архивировано из оригинала 30 июня 2018 года . Получено 5 ноября 2007 года .
  17. ^ Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S (ноябрь 2007 г.). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из взрослых человеческих фибробластов определенными факторами». Cell . 131 (5): 861–72. doi : 10.1016/j.cell.2007.11.019 . hdl : 2433/49782 . PMID  18035408.
  18. ^ ab Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, et al. (декабрь 2007 г.). "Индуцированные плюрипотентные линии стволовых клеток, полученные из соматических клеток человека". Science . 318 (5858): 1917–20. Bibcode :2007Sci...318.1917Y. doi :10.1126/science.1151526. PMID  18029452. S2CID  86129154.
  19. ^ abc Yamanaka S (июль 2010 г.). «Пациент-специфические плюрипотентные стволовые клетки становятся еще более доступными». Cell Stem Cell . 7 (1): 1–2. doi : 10.1016/j.stem.2010.06.009 . PMID  20621038.
  20. ^ ab Maherali N, Hochedlinger K (декабрь 2008 г.). «Руководства и методы создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Cell Stem Cell . 3 (6): 595–605. doi : 10.1016/j.stem.2008.11.008 . PMID  19041776.
  21. ^ Maherali N, Ahfeldt T, Rigamonti A, Utikal J, Cowan C, Hochedlinger K (сентябрь 2008 г.). «Высокоэффективная система для генерации и изучения человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Cell Stem Cell . 3 (3): 340–5. doi :10.1016/j.stem.2008.08.003. PMC 3987901 . PMID  18786420. 
  22. ^ Aasen T, Raya A, Barrero MJ, Garreta E, Consiglio A, Gonzalez F и др. (ноябрь 2008 г.). «Эффективное и быстрое получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из кератиноцитов человека». Nature Biotechnology . 26 (11): 1276–84. doi :10.1038/nbt.1503. PMID  18931654. S2CID  205274019.
  23. ^ Staerk J, Dawlaty MM, Gao Q, Maetzel D, Hanna J, Sommer CA и др. (Июль 2010 г.). «Перепрограммирование периферических клеток крови человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки». Cell Stem Cell . 7 (1): 20–4. doi :10.1016/j.stem.2010.06.002. PMC 2917234 . PMID  20621045. 
  24. ^ Loh YH, Hartung O, Li H, Guo C, Sahalie JM, Manos PD и др. (Июль 2010 г.). «Перепрограммирование Т-клеток из периферической крови человека». Cell Stem Cell . 7 (1): 15–9. doi :10.1016/j.stem.2010.06.004. PMC 2913590 . PMID  20621044. 
  25. ^ Zhou T, Benda C, Dunzinger S, Huang Y, Ho JC, Yang J, et al. (Декабрь 2012). «Генерация человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из образцов мочи». Nature Protocols . 7 (12): 2080–9. doi :10.1038/nprot.2012.115. PMID  23138349. S2CID  205465442.
  26. ^ Polo JM, Liu S, Figueroa ME, Kulalert W, Eminli S, Tan KY и др. (август 2010 г.). «Тип клеток происхождения влияет на молекулярные и функциональные свойства индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у мышей». Nature Biotechnology . 28 (8): 848–55. doi :10.1038/nbt.1667. PMC 3148605 . PMID  20644536. 
  27. ^ Величко С, Адачи К, Ким КП, Хоу И, Маккарти СМ, ​​Ву Г, Шолер ХР (декабрь 2019 г.). «Исключение Oct4 из коктейля Яманака раскрывает потенциал развития iPSC». Cell Stem Cell . 25 (6): 737–753.e4. doi :10.1016/j.stem.2019.10.002. PMC 6900749 . PMID  31708402. 
  28. ^ Качество индуцированных плюрипотентных стволовых клеток значительно улучшается за счет исключения фактора Oct4, который считался самым важным фактором перепрограммирования. Он не только не нужен, но и вреден при генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у мышей (iPSC).
  29. ^ abc Маккарти, Кейтлин М.; Ву, Гуанмин; Малик, Викас; Менухин-Ласовский, Йотам; Величко, Тарас; Кешет, Гал; Фан, Руи; Беджов, Иван; Черч, Джордж М.; Яух, Ральф; Кожокару, Влад; Шёлер, Ганс Р.; Величко, Сергей (декабрь 2023 г.). «Химерный супер-SOX с высокой степенью взаимодействия вызывает наивную плюрипотентность у разных видов». Клеточная стволовая клетка . 31 (1): 127–147.е9. дои : 10.1016/j.stem.2023.11.010 . ПМИД  38141611.
  30. ^ Ali PS, Ghoshdastider U, Hoffmann J, Brutschy B, Filipek S (ноябрь 2012 г.). «Распознавание предшественника miRNA let-7g человеческим Lin28B». FEBS Letters . 586 (22): 3986–90. Bibcode : 2012FEBSL.586.3986S. doi : 10.1016/j.febslet.2012.09.034 . PMID  23063642. S2CID  28899778.
  31. ^ Maekawa M, Yamaguchi K, Nakamura T, Shibukawa R, Kodanaka I, Ichisaka T и др. (июнь 2011 г.). «Прямое перепрограммирование соматических клеток стимулируется материнским фактором транскрипции Glis1». Nature . 474 (7350): 225–9. doi :10.1038/nature10106. hdl : 2433/141930 . PMID  21654807. S2CID  4428172.
  32. ^ Luo M, Ling T, Xie W, Sun H, Zhou Y, Zhu Q и др. (июль 2013 г.). «NuRD блокирует перепрограммирование соматических клеток мыши в плюрипотентные стволовые клетки». Stem Cells . 31 (7): 1278–86. doi :10.1002/stem.1374. hdl : 10397/18487 . PMID  23533168. S2CID  206512562.
  33. ^ Rais Y, Zviran A, Geula S, Gafni O, Chomsky E, Viukov S и др. (октябрь 2013 г.). «Детерминированное прямое перепрограммирование соматических клеток в плюрипотентность». Nature . 502 (7469): 65–70. Bibcode :2013Natur.502...65R. doi :10.1038/nature12587. PMID  24048479. S2CID  4386833.
  34. ^ Selvaraj V, Plane JM, Williams AJ, Deng W (апрель 2010 г.). «Переключение судьбы клеток: значительный рост индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и технологий перепрограммирования линий». Trends in Biotechnology . 28 (4): 214–23. doi : 10.1016 /j.tibtech.2010.01.002. PMC 2843790. PMID  20149468. 
  35. ^ ab Okita K, Nakagawa M, Hyenjong H, Ichisaka T, Yamanaka S (ноябрь 2008 г.). «Генерация индуцированных мышью плюрипотентных стволовых клеток без вирусных векторов». Science . 322 (5903): 949–53. Bibcode :2008Sci...322..949O. doi : 10.1126/science.1164270 . PMID  18845712. S2CID  23735743.
  36. ^ Stadtfeld M, Nagaya M, Utikal J, Weir G, Hochedlinger K (ноябрь 2008 г.). «Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные без вирусной интеграции». Science . 322 (5903): 945–9. Bibcode :2008Sci...322..945S. doi :10.1126/science.1162494. PMC 3987909 . PMID  18818365. 
  37. ^ Woltjen K, Michael IP, Mohseni P, Desai R, Mileikovsky M, Hämäläinen R, et al. (апрель 2009). "транспозиция piggyBac перепрограммирует фибробласты в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки". Nature . 458 (7239): 766–70. Bibcode :2009Natur.458..766W. doi :10.1038/nature07863. PMC 3758996 . PMID  19252478. 
  38. ^ Каплан К (6 марта 2009 г.). «Угроза рака устранена из стволовых клеток, говорят ученые». Los Angeles Times .
  39. ^ Сваминатан Н (30 ноября 2007 г.). «Стволовые клетки — на этот раз без рака». Scientific American News . Получено 11 декабря 2007 г.
  40. ^ Марион Р. М., Страти К., Ли Х., Мурга М., Бланко Р., Ортега С. и др. (август 2009 г.). «Реакция на повреждение ДНК, опосредованная p53, ограничивает перепрограммирование для обеспечения геномной целостности iPS-клеток». Nature . 460 (7259): 1149–53. Bibcode :2009Natur.460.1149M. doi :10.1038/nature08287. PMC 3624089 . PMID  19668189. 
  41. ^ ab Zhao XY, Li W, Lv Z, Liu L, Tong M, Hai T и др. (сентябрь 2009 г.). «iPS-клетки производят жизнеспособных мышей через тетраплоидную комплементацию». Nature . 461 (7260): 86–90. Bibcode :2009Natur.461...86Z. doi :10.1038/nature08267. PMID  19672241. S2CID  205217762.
  42. ^ Huangfu D, Maehr R, Guo W, Eijkelenboom A, Snitow M, Chen AE, Melton DA (июль 2008 г.). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток определенными факторами значительно улучшается с помощью низкомолекулярных соединений». Nature Biotechnology . 26 (7): 795–7. doi :10.1038/nbt1418. PMC 6334647 . PMID  18568017. 
  43. ^ ab Shi Y, Desponts C, Do JT, Hahm HS, Schöler HR, Ding S (ноябрь 2008 г.). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных фибробластов мыши с помощью Oct4 и Klf4 с помощью низкомолекулярных соединений». Cell Stem Cell . 3 (5): 568–74. doi : 10.1016/j.stem.2008.10.004 . PMID  18983970.
  44. ^ Cyranoski D (18 июля 2013 г.). «Стволовые клетки перепрограммированы с использованием одних только химикатов». Nature News . doi :10.1038/nature.2013.13416. S2CID  88247014 . Получено 22 июля 2013 г.
  45. ^ Hou P, Li Y, Zhang X, Liu C, Guan J, Li H и др. (август 2013 г.). «Плюрипотентные стволовые клетки, индуцированные из соматических клеток мыши с помощью низкомолекулярных соединений». Science . 341 (6146): 651–4. Bibcode :2013Sci...341..651H. doi :10.1126/science.1239278. PMID  23868920. S2CID  45685692.
  46. ^ "Major Step In Making Better Stem Cells From Adult Tissue". Science Daily . 19 октября 2009 г. Получено 30 сентября 2013 г.
  47. ^ Lin T, Ambasudhan R, Yuan X, Li W, Hilcove S, Abujarour R и др. (ноябрь 2009 г.). «Химическая платформа для улучшенной индукции человеческих iPSC». Nature Methods . 6 (11): 805–8. doi :10.1038/nmeth.1393. PMC 3724527. PMID  19838168 . 
  48. ^ ab Zhou H, Wu S, Joo JY, Zhu S, Han DW, Lin T и др. (май 2009 г.). «Создание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с использованием рекомбинантных белков». Cell Stem Cell . 4 (5): 381–4. doi : 10.1016/j.stem.2009.04.005 . PMC 10182564 . PMID  19398399. 
  49. ^ Zhou W, Freed CR (ноябрь 2009 г.). «Доставка аденовирусных генов может перепрограммировать человеческие фибробласты в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки». Stem Cells . 27 (11): 2667–74. doi : 10.1002/stem.201 . PMID  19697349. S2CID  41418742.
  50. ^ Дэвид Сираноски для Nature News. 29 января 2014 г. Кислотная ванна предлагает легкий путь к стволовым клеткам
  51. ↑ Трейси Венс для Scientist. 11 марта 2014 г. Призыв к отзыву STAP
  52. ^ Lies E (4 июня 2014 г.). «Японский исследователь соглашается отозвать спорную статью о стволовых клетках». Reuters . Получено 4 июня 2014 г.
  53. ↑ Пресс-релиз (1 апреля 2014 г.). «Отчет о расследовании исследования клеток STAP». RIKEN . Получено 2 июня 2014 г.
  54. ^ abc Bao X, Zhu X, Liao B, Benda C, Zhuang Q, Pei D и др. (апрель 2013 г.). «МикроРНК в перепрограммировании соматических клеток». Current Opinion in Cell Biology . 25 (2): 208–14. doi :10.1016/j.ceb.2012.12.004. PMID  23332905.
  55. ^ Judson RL, Babiarz JE, Venere M, Blelloch R (май 2009). «МикроРНК, специфичные для эмбриональных стволовых клеток, способствуют индуцированной плюрипотентности». Nature Biotechnology . 27 (5): 459–61. doi :10.1038/nbt.1535. PMC 2743930 . PMID  19363475. 
  56. ^ Guenther MG, Frampton GM, Soldner F, Hockemeyer D, Mitalipova M, Jaenisch R, Young RA (август 2010 г.). «Структура хроматина и программы экспрессии генов человеческих эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Cell Stem Cell . 7 (2): 249–57. doi :10.1016/j.stem.2010.06.015. PMC 3010384 . PMID  20682450. 
  57. ^ Kang L, Wang J, Zhang Y, Kou Z, Gao S (август 2009 г.). «iPS-клетки могут поддерживать полноценное развитие тетраплоидных эмбрионов, дополненных бластоцистой». Cell Stem Cell . 5 (2): 135–8. doi : 10.1016/j.stem.2009.07.001 . PMID  19631602.
  58. ^ ab Boland MJ, Hazen JL, Nazor KL, Rodriguez AR, Gifford W, Martin G, et al. (сентябрь 2009 г.). «Взрослые мыши, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Nature . 461 (7260): 91–4. Bibcode :2009Natur.461...91B. doi :10.1038/nature08310. PMID  19672243. S2CID  4423755.
  59. ^ Lister R, Pelizzola M, Kida YS, Hawkins RD, Nery JR, Hon G и др. (март 2011 г.). «Горячие точки аберрантного эпигеномного перепрограммирования в человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клетках». Nature . 471 (7336): 68–73. Bibcode :2011Natur.471...68L. doi :10.1038/nature09798. PMC 3100360 . PMID  21289626. 
  60. ^ Knoepfler PS (май 2009). «Деконструкция туморогенности стволовых клеток: дорожная карта к безопасной регенеративной медицине». Stem Cells . 27 (5): 1050–6. doi :10.1002/stem.37. PMC 2733374 . PMID  19415771. 
  61. ^ Nori S, Okada Y, Yasuda A, Tsuji O, Takahashi Y, Kobayashi Y и др. (октябрь 2011 г.). «Трансплантированные нейросферы, полученные из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, способствуют восстановлению двигательных функций после травмы спинного мозга у мышей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (40): 16825–30. Bibcode : 2011PNAS..10816825N . doi : 10.1073/pnas.1108077108 . PMC 3189018. PMID  21949375. 
  62. ^ Nori S, Okada Y, Nishimura S, Sasaki T, Itakura G, Kobayashi Y и др. (март 2015 г.). «Проблемы долгосрочной безопасности клеточной терапии на основе iPSC в модели повреждения спинного мозга: онкогенная трансформация с эпителиально-мезенхимальным переходом». Stem Cell Reports . 4 (3): 360–73. doi :10.1016/j.stemcr.2015.01.006. PMC 4375796 . PMID  25684226. 
  63. ^ Aoi T, Yae K, Nakagawa M, Ichisaka T, Okita K, Takahashi K и др. (август 2008 г.). «Генерация плюрипотентных стволовых клеток из клеток печени и желудка взрослых мышей». Science . 321 (5889): 699–702. Bibcode :2008Sci...321..699A. doi :10.1126/science.1154884. hdl : 2433/124215 . PMID  18276851. S2CID  52869734.
  64. ^ Гутьеррес-Аранда I, Рамос-Мехия V, Буэно C, Муньос-Лопес M, Реал PJ, Масия A и др. (сентябрь 2010 г.). «Человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки развивают тератому эффективнее и быстрее, чем человеческие эмбриональные стволовые клетки, независимо от места инъекции». Стволовые клетки . 28 (9): 1568–70. doi :10.1002/stem.471. PMC 2996086 . PMID  20641038. 
  65. ^ Zhao T, Zhang ZN, Rong Z, Xu Y (май 2011). «Иммуногенность индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Nature . 474 (7350): 212–5. CiteSeerX 10.1.1.864.8029 . doi :10.1038/nature10135. PMID  21572395. S2CID  4416964. 
  66. ^ Araki R, Uda M, Hoki Y, Sunayama M, Nakamura M, Ando S и др. (февраль 2013 г.). «Незначительная иммуногенность терминально дифференцированных клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных или эмбриональных стволовых клеток». Nature . 494 (7435): 100–4. Bibcode :2013Natur.494..100A. doi :10.1038/nature11807. PMID  23302801. S2CID  205232231.
  67. ^ Shalom-Feuerstein R, Serror L, Aberdam E, Müller FJ, van Bokhoven H, Wiman KG и др. (февраль 2013 г.). «Нарушенная эпителиальная дифференцировка индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у пациентов с эктодермальной дисплазией устраняется с помощью небольшого соединения APR-246/PRIMA-1MET». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (6): 2152–6. Bibcode : 2013PNAS..110.2152S . doi : 10.1073/pnas.1201753109 . PMC 3568301. PMID  23355677. 
  68. ^ Парк И.Х., Арора Н., Хо Х., Махерали Н., Ахфельдт Т., Шимамура А. и др. (сентябрь 2008 г.). «Плюрипотентные стволовые клетки, индуцированные специфическим заболеванием». Клетка . 134 (5): 877–86. дои : 10.1016/j.cell.2008.07.041. ПМЦ 2633781 . ПМИД  18691744. 
  69. ^ Freedman BS, Lam AQ, Sundsbak JL, Iatrino R, Su X, Koon SJ и др. (октябрь 2013 г.). «Снижение цилиарного полицистина-2 в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках пациентов с поликистозной болезнью почек с мутациями PKD1». Журнал Американского общества нефрологии . 24 (10): 1571–86. doi :10.1681/ASN.2012111089. PMC 3785271. PMID  24009235 . 
  70. ^ Dolmetsch R, Geschwind D (июнь 2011 г.). «Человеческий мозг в чашке: перспективы нейронов, полученных из iPSC». Cell . 145 (6): 831–4. doi : 10.1016/j.cell.2011.05.034 . PMC 3691069 . PMID  21663789. 
  71. ^ Grskovic M, Javaherian A, Strulovici B, Daley GQ (ноябрь 2011 г.). «Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — возможности для моделирования заболеваний и открытия лекарств». Nature Reviews. Drug Discovery . 10 (12): 915–29. doi :10.1038/nrd3577. PMID  22076509. S2CID  7945956.
  72. ^ Shi Y, Inoue H, Wu JC, Yamanaka S (февраль 2017 г.). «Технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: десятилетие прогресса». Nat Rev Drug Discov . 16 (2): 115–30. doi :10.1038/nrd.2016.245. PMC 6416143. PMID 27980341  . 
  73. ^ Герлин А (5 декабря 2012 г.). «Roche, Pfizer, Sanofi планируют создать банк стволовых клеток на сумму 72,7 миллиона долларов». Bloomberg.com . Проверено 23 декабря 2012 г.
  74. ^ Shinnawi R, Huber I, Maizels L, Shaheen N, Gepstein A, Arbel G и др. (октябрь 2015 г.). «Мониторинг кардиомиоцитов, полученных из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, с помощью генетически кодируемых кальциевых и вольтажных флуоресцентных репортеров». Stem Cell Reports . 5 (4): 582–96. doi :10.1016/j.stemcr.2015.08.009. PMC 4624957 . PMID  26372632. 
  75. ^ Shaheen N, Shiti A, Huber I, Shinnawi R, Arbel G, Gepstein A и др. (июнь 2018 г.). «Плюрипотентные сердечные клеточные листы, полученные из человеческих стволовых клеток, экспрессирующие генетически закодированный индикатор напряжения для фармакологических и аритмических исследований». Stem Cell Reports . 10 (6): 1879–1894. doi :10.1016/j.stemcr.2018.04.006. PMC 5989818. PMID 29754959  . 
  76. ^ Шарма, Арун; Берридж, Пол В.; МакКейтан, Уэсли Л.; Серрано, Рикардо; Шукла, Правин; Сайед, Назиш; Чурко, Джаред М.; Китани, Томоя; Ву, Хаоди; Хольмстрём, Александра; Матса, Елена (15 февраля 2017 г.). «Высокопроизводительный скрининг кардиотоксичности ингибиторов тирозинкиназы с использованием человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Science Translational Medicine . 9 (377): eaaf2584. doi :10.1126/scitranslmed.aaf2584. ISSN  1946-6242. PMC 5409837. PMID 28202772  . 
  77. ^ МакКейтан, Уэсли Л.; Савченко, Алекс; Ю, Майкл С.; Чериньоли, Фабио; Брюнель, Арне АН; Прайс, Джеффри Х.; Колас, Александр Р.; Миллер, Эван В.; Кэшман, Джон Р.; Меркола, Марк (2017). «Автоматизированная платформа для оценки врожденной и вызванной лекарствами аритмии с использованием кардиомиоцитов, полученных из hiPSC». Frontiers in Physiology . 8 : 766. doi : 10.3389/fphys.2017.00766 . ISSN  1664-042X. PMC 5641590. PMID 29075196  . 
  78. ^ Серрано, Рикардо; Фейен, Дрис AM; Брюнель, Арне А.Н.; Гнатюк Анна П.; Ву, Мишель М.; Аматья, Прашила Л.; Переа-Гил, Исаак; Прадо, Марисела; Сигер, Тимон; Ву, Джозеф К.; Каракикс, Иоаннис; Меркола, Марк (январь 2023 г.). «Платформа глубокого обучения для оценки риска лекарственной проаритмии». Клеточная стволовая клетка . 30 (1): 86–95.e4. дои : 10.1016/j.stem.2022.12.002. ПМЦ 9924077 . ПМИД  36563695. 
  79. ^ Бейкер М. (3 июля 2013 г.). "Миниатюрная человеческая печень, выращенная на мышах". Nature . doi :10.1038/nature.2013.13324. S2CID  87064973 . Получено 19 июля 2013 г. .
  80. ^ Takebe T, Sekine K, Enomura M, Koike H, Kimura M, Ogaeri T и др. (июль 2013 г.). «Васкуляризированная и функциональная человеческая печень из трансплантата органа, полученного из iPSC». Nature . 499 (7459): 481–4. Bibcode :2013Natur.499..481T. doi :10.1038/nature12271. PMID  23823721. S2CID  4423004.
  81. ^ Chen Y, Lüttmann FF, Schoger E, Schöler HR, Zelarayán LC, Kim KP и др. (сентябрь 2021 г.). «Обратимое перепрограммирование кардиомиоцитов в фетальное состояние приводит к регенерации сердца у мышей». Science . 373 (6562): 1537–1540. Bibcode :2021Sci...373.1537C. doi :10.1126/science.abg5159. PMID  34554778. S2CID  237617229.
  82. ^ Mullin E (28 января 2014 г.). «Исследователи восстанавливают сетчатку у мышей с помощью стволовых клеток, свободных от вирусов». brutalbiotech.com . Получено 17 февраля 2014 г.
  83. ^ Park TS, Bhutto I, Zimmerlin L, Huo JS, Nagaria P, Miller D и др. (январь 2014 г.). «Сосудистые предшественники из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из пуповинной крови, обладают повышенной способностью к регенерации ишемической сетчатки». Circulation . 129 (3): 359–72. doi :10.1161/CIRCULATIONAHA.113.003000. PMC 4090244 . PMID  24163065. 
  84. ^ Tang H, Sha H, Sun H, Wu X, Xie L, Wang P и др. (октябрь 2013 г.). «Отслеживание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из нейральных стволовых клеток в центральной нервной системе крыс и обезьян». Клеточное перепрограммирование . 15 (5): 435–42. doi :10.1089/cell.2012.0081. PMC 3787483. PMID  24020696 . 
  85. ^ Burridge PW, Matsa E, Shukla P, Lin ZC, Churko JM, Ebert AD и др. (август 2014 г.). «Химически определенное поколение кардиомиоцитов человека». Nature Methods . 11 (8): 855–60. doi :10.1038/nmeth.2999. PMC 4169698 . PMID  24930130. 
  86. ^ Фейен, Дрис AM; Маккейтан, Уэсли Л.; Брюнель, Арне А.Н.; Спиринг, Шон; Хёрманн, Лариса; Ульмер, Бербель; Чжан, Хуэй; Бриганти, Франческа; Швейцер, Микаэла; Хедьи, Бенце; Ляо, Чжанди (21 июля 2020 г.). «Среды метаболического созревания улучшают физиологическую функцию кардиомиоцитов человека, полученных из ИПСК». Отчеты по ячейкам . 32 (3): 107925. doi :10.1016/j.celrep.2020.107925. ISSN  2211-1247. ПМЦ 7437654 . ПМИД  32697997. 
  87. ^ Willems E, Spiering S, Davidovics H, Lanier M, Xia Z, Dawson M и др. (август 2011 г.). «Низкомолекулярные ингибиторы пути Wnt эффективно стимулируют кардиомиоциты из мезодермы, полученной из эмбриональных стволовых клеток человека». Circulation Research . 109 (4): 360–4. doi :10.1161/CIRCRESAHA.111.249540. PMC 3327303. PMID 21737789  . 
  88. ^ Yazawa M, Hsueh B, Jia X, Pasca AM, Bernstein JA, Hallmayer J, Dolmetsch RE (март 2011 г.). «Использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для исследования сердечных фенотипов при синдроме Тимоти». Nature . 471 (7337): 230–4. Bibcode :2011Natur.471..230Y. doi :10.1038/nature09855. PMC 3077925 . PMID  21307850. 
  89. ^ Itzhaki I, Maizels L, Huber I, Zwi-Dantsis L, Caspi O, Winterstern A и др. (март 2011 г.). «Моделирование синдрома удлиненного интервала QT с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Nature . 471 (7337): 225–9. Bibcode :2011Natur.471..225I. doi :10.1038/nature09747. PMID  21240260. S2CID  4384573.
  90. ^ Sharma A, Burridge PW, McKeithan WL, Serrano R, Shukla P, Sayed N и др. (февраль 2017 г.). «Высокопроизводительный скрининг кардиотоксичности ингибиторов тирозинкиназы с использованием человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Science Translational Medicine . 9 (377): eaaf2584. doi :10.1126/scitranslmed.aaf2584. PMC 5409837. PMID  28202772 . 
  91. ^ МакКейтан, Уэсли Л.; Фейен, Драйс AM; Брюнель, Арне AN; Околотович, Карл Дж.; Райан, Дэниел А.; Сэмпсон, Кевин Дж.; Поте, Франк; Савченко, Алекс; Гомес-Галено, Хорхе; Ву, Мишель; Серрано, Рикардо (5 ноября 2020 г.). «Реинжиниринг антиаритмического препарата с использованием кардиомиоцитов пациента hiPSC для улучшения терапевтического потенциала и снижения токсичности». Cell Stem Cell . 27 (5): 813–821.e6. doi :10.1016/j.stem.2020.08.003. ISSN  1875-9777. PMC 7655512 . PMID  32931730. 
  92. ^ «iPSから心筋細胞製造 タカラバイオとベンチャー».日本経済新聞 電子版(на японском языке). 24 июня 2014 года . Проверено 8 ноября 2019 г.
  93. ^ «iPSで心臓治療了承 高難度の再生医療へ一歩».日本経済新聞 電子版(на японском языке). 16 мая 2018 года . Проверено 8 ноября 2019 г.
  94. ^ "ｉＰＳ細胞の心筋シート移植、臨床研究を国が大筋了承:朝日新聞デジタル".ジタル(на японском языке). 16 мая 2018 года . Проверено 8 ноября 2019 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  95. ^ Wei H, Wang C, Guo R, Takahashi K, Naruse K (декабрь 2019 г.). «Разработка модели ишемической болезни сердца с использованием кардиомиоцитов, дифференцированных из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Biochemical and Biophysical Research Communications . 520 (3): 600–605. doi : 10.1016/j.bbrc.2019.09.119 . PMID  31623826.
  96. ^ "Первые переливания "искусственной" крови запланированы на 2016 год". Gizmag.com. 23 апреля 2014 г. Получено 23 апреля 2014 г.
  97. ^ Гарбер К (сентябрь 2015 г.). «RIKEN приостанавливает первое клиническое испытание с участием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток». Nature Biotechnology . 33 (9): 890–1. doi :10.1038/nbt0915-890. PMID  26348942. S2CID  205271169.
  98. ^ Tobita M, Konomi K, Torashima Y, Kimura K, Taoka M, Kaminota M (июнь 2016 г.). «Проблемы трансляционной регенеративной медицины в Японии: Акт о безопасности регенеративной медицины». Regenerative Therapy . 4 : 78–81. doi : 10.1016/j.reth.2016.04.001 . PMC 6581824. PMID  31245489. 
  99. ^ Riken Center for Developmental Biology. "Информация о предложенном пилотном исследовании безопасности и осуществимости трансплантации аутологичных клеточных листов пигментного эпителия сетчатки (RPE), полученных из hiPSC, у пациентов с неоваскулярной возрастной макулярной дегенерацией". Исследования . Архивировано из оригинала 26 июня 2013 г. Получено 23 июля 2013 г.
  100. ^ ab Gallagher J (19 июля 2013 г.). «Пионерское исследование стволовых клеток взрослых одобрено Японией». BBC News . Получено 23 июля 2013 г.
  101. ^ "Первая трансплантация клеток RPE, полученных от донора iPSC, у пациента с ВМД". Центр биологии развития RIKEN. 4 апреля 2017 г. Архивировано из оригинала 6 сентября 2017 г. Получено 6 сентября 2017 г.
  102. ^ «Сообщается о первой серьезной неблагоприятной реакции на трансплантацию ретинальных клеток, полученных из iPS». The Japan Times Online . 17 января 2018 г. Архивировано из оригинала 27 января 2018 г. Получено 27 января 2018 г.
  103. ^ Deinsberger J, Reisinger D, Weber B (11 сентября 2020 г.). «Глобальные тенденции в клинических испытаниях с участием плюрипотентных стволовых клеток: систематический анализ с использованием нескольких баз данных». npj Regenerative Medicine . 5 (1): 15. doi : 10.1038/s41536-020-00100-4 . PMC 7486930. PMID  32983575. 
  104. ^ Knoepfler P (25 января 2021 г.). «Что такое индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или клетки IPS и клинические перспективы?». The Niche . Получено 7 февраля 2021 г. .
  105. ^ ab Koga K, Wang B, Kaneko S (2020). «Текущее состояние и будущие перспективы индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, отредактированных HLA». Воспаление и регенерация . 40 : 23. doi : 10.1186/s41232-020-00132-9 . PMC 7528263. PMID  33014207 .  В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC BY 4.0.
  106. ^ Haridy R (23 октября 2017 г.). «Лечение стволовыми клетками против старения оказалось успешным в ранних испытаниях на людях». New Atlas .
  107. ^ Sarkar TJ, Quarta M, Mukherjee S, Colville A, Paine P, Doan L и др. (март 2020 г.). «Транзиторная неинтегративная экспрессия факторов ядерного репрограммирования способствует многогранному улучшению старения в клетках человека». Nature Communications . 11 (1): 1545. Bibcode :2020NatCo..11.1545S. doi :10.1038/s41467-020-15174-3. PMC 7093390 . PMID  32210226. 

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки» .