Получаването на ембрионални стволови клетки предполага унищожаване на ембриони, ситуация, която създава сериозен етичен проблем. Преди два месеца бяха публикувани три проучвания, които показаха, че ембрионалните стволови клетки могат да бъдат получени без използване на ембриони и тези клетки имат способността да се диференцират и са тератогенни.

стволове

Днес един от най-интересните биоетични проблеми е как да се получат стволови клетки, подобни на ембрионални, без да се налага да се генерират от човешки ембриони, които трябва да бъдат унищожени, тъй като очевидно това поставя сериозната дилема за прекратяване на живота.

Друг неопровержим факт е, че човешките ембрионални стволови клетки представляват ценен биологичен материал за изследване на биологията на развитието, клетъчната диференциация и др., От който могат да се развият важни биомедицински преживявания.

Трудността се състои в това как да се съчетаят биологичните интереси от използването му с етичните трудности при получаването му от човешки ембриони. Следователно опитът да се хармонизират тези две цели представлява биологично и етично предизвикателство от първостепенен интерес.

Предложени са различни процедури за получаване на клетки, подобни на човешки ембриони, без да се изисква унищожаване на ембрионите, но по-голямата част от тях представляват технически или етични трудности.

Изглежда, че само препрограмирането на соматични клетки с транскрипционни фактори, които улесняват клетъчната дедиференциация, може да отговори на етичните и биологичните изисквания. По-конкретно, имам предвид работата, публикувана в Cell от Такахаши и Яманака, която е първият опит с обективни възможности за получаване на стъбла, подобни на човешки ембриони, без да се налага да се унищожават ембриони. На същата дата се появиха още три изпитания, които отварят нови очаквания за тази възможност.

Работата на Такахаши и Яманака тръгва от факта, че геномът на соматичните клетки може да бъде препрограмиран до силно недиференцирано състояние, когато се слее с човешки ооцити или човешки ембрионални клетки. Тази възможност показва, че както ооцитите, така и ембрионалните клетки имат транскрипционни фактори, които благоприятстват препрограмирането на клетките до етапи на плюрипотенциалност.

Разсрочване
Този механизъм за препрограмиране се използва биологично от ооцита, както при препрограмирането на генома на спермата след сливането на двете гамети при естествено оплождане, така и при препрограмирането на генома на възрастни соматични клетки, когато те се прехвърлят в енуклеиран ооцит, както се случва в соматичен ядрен трансфер; т.е. при експериментално клониране, както на хора, така и на животни.

В допълнение към насърчаването на епигенетичното препрограмиране, транскрипционните фактори играят важна роля за поддържане на клетъчната плюрипотентност, което затруднява еволюцията на клетките в диференцирани форми, които постепенно губят или са загубили своята плурипотенциалност. Сред тези фактори най-добре проучени са Oct-3/4 и Nanog. Последният е отговорен за поддържането на пролиферативната активност на ембрионалните клетки. Ако експресията на гена Nanog се активира отново или изкуствено се индуцира в соматични клетки, в които той е неактивен, клетките стават плюрипотентни.

Големият принос на Такахаши и Яманака е, че те идентифицираха 24 транскрипционни фактора в мишите ооцити, които могат да благоприятстват препрограмирането на генома на соматичните клетки и да индуцират плюрипотенциалност. От тези 24 фактора те избраха четири: Oct-3/4, Sox2, c-Myc и KLF4. С ретровирус те инжектираха четирите фактора в ембриони на мишки или в соматични клетки на възрастни, в този случай фибробласти, и провериха експресията на Fbx15, клетъчна мишена, както за Oct3/4, така и за Sox2, което доведе до генерирането на индуцирани плурипотентни стволови клетки, iPS (индуцирани плурипотентни стволови клетки).

Тези клетки са подобни на миши ембрионални клетки, както морфологично, така и по способността им да се размножават и по възможността да произвеждат тератоми. Очевидно бяха успели да генерират клетки, подобни на миши ембрионални стволови клетки, без да използват миши ембриони.

Процес
Когато три от четирите транскрипционни фактора бяха въведени в соматични клетки, с изключение на Sox2, клетки, подобни на ембрионални клетки, бяха получени по морфология и способност за пролиферация и делене, но без постигане на плюрипотенциалност.

Въпреки това, iPS, експресиращи Fbx15, се различават значително от ембрионалните стволови клетки по техния капацитет на генна експресия и модели на метилиране на ДНК.

Следващата експериментална стъпка беше да се трансплантират iPS клетки в бластоцисти, за да се опитат да получат хибридни ембриони, което те постигнаха, въпреки че никога не бяха в състояние да развият възрастна хибридна мишка или хибридни мишки с компетентни зародишни клетки, способни да предадат геномната промяна, произведена на тяхното потомство .

Тези данни показват, че е постигнато само непълно препрограмиране на клетки в клетките iPS-Fbx15, получени от Takahashi и Yamanaka.

Другите творби, от две северноамерикански групи и една японска, допълват и разширяват преживяванията и отварят нови и интересни перспективи в вълнуващата област на производство на ембрионални стволови клетки, без да се използват ембриони.

Основната стъпка, предприета от последните три групи, е, че освен получаването на iPS клетки, те са компетентни да генерират възрастни хибриди с репродуктивен капацитет и да произвеждат еднакво хибридни клетъчни линии на зародишни клетки. За да постигнат това, те са използвали по-висококачествен маркер за дедиференциация на клетките, Nanog. Дори в една от трите творби, на Okita, получената клетъчна промяна е предадена на потомство на хибридни мишки. По този начин генерираните Nanog-iPS клетки не се различават от ембрионалните стволови клетки в тяхната способност за глобална генна експресия, ДНК метилиране и модификация на техните хистони. По същия начин, клетките от Nanog-iPS, генерирани от хибридни клетки, показват реактивиране на заглушената Х хромозома и след това представят случайно инактивиране, за да се постигне по-нататъшно диференциране, нещо характерно за процеса на препрограмиране на женските зародишни клетки.

Тези данни показват, че в последните три произведения е постигнато цялостно препрограмиране на iPS клетки, когато са използвани четирите споменати транскрипционни фактора. Както е обобщено в великолепен преглед на различните процедури за получаване на iPS клетки, всеки от използваните методи има предимства и недостатъци. Всъщност, почти цялостно препрограмиране на генома на соматичните клетки може да се постигне чрез ядрен трансфер или генериране на iPS клетки, но последната процедура показва голямото предимство, че за постигането им не се изисква използването на ооцити. Недостатъкът е, че тези техники все още не са дали положителни резултати при хората, което е постигнато само чрез сливане на възрастни соматични клетки с ембрионални стволови клетки, така че iPS клетките изглеждат полезни за основни изследвания, тъй като за терапевтични приложения засега само възрастните стволови клетки са полезни.

Освен това и като основен недостатък при прилагането им при хората, съществува пречка, засега непреодолима, пред тяхната туморогенност. Вирусните инфекции при животните могат да се предават с iPS клетки, тъй като за тяхното постигане е необходимо използването на ретровируси. От друга страна, при метода, който използва сливането на възрастни клетки с ембрионални стволови клетки, голямата биологична трудност е, че получените клетки са тетраплоидни. Според авторите на рецензията, „в момента е преждевременно да се обсъжда кой метод ще бъде най-подходящ за клиничното му приложение в близко бъдеще“; дори "може да се мисли, че развитието на сегашните методи може да доведе до нова и единна технология".

Повече възможности
И накрая, друга интересна възможност за получаване на клетки, подобни на ембрионални, без да се налага да се унищожават ембриони, е да се генерират плюрипотентни клетки от култура на зародишни клетки, както Shinohara предложи в проучване, публикувано също в списание Cell (Cell 2007; 119: 1,001 -1,012), получени от тестисите на миши плодове. Тези клетки са наречени мултипотентни зародишни стволови клетки или mGS клетки (мултипотентни зародишни стволови клетки).

MGS клетките са подобни на ембрионалните клетки по морфология, способност за пролиферация, образуване на тератом и дори по възможност за генериране на възрастни хибриди. Основната техническа трудност, която имат, е ниската ефективност при получаването им, тъй като за получаване на единична клетъчна линия авторите са използвали тестисите от 30 животни. Тези преживявания са завършени от екипа на Гуам, който е успял да получи плурипотентни стволови клетки, подобни на ембрионални от тестисите на възрастни мишки. Очевидно за възможното си клинично приложение тази техника има трудността, че може да се използва само при мъже.

От етична гледна точка основната цел е да се постигне метод, който не изисква унищожаване на човешки ембриони, а използването на iPS клетки може да е най-обещаващото, въпреки че не е било извършено при хора, което прави клиничното приложение изглежда все още далеч.