Генерування інсулін-продукуючих клітин зі стовбурових клітин. Перепрограмування соматичних клітин

Abstract

Сучасні стратегії створення інсулін-продукуючих клітин (insulin-producing cells, IPCs) в основному базуються на підходах, що імітують нормальний розвиток підшлункової залози (ПЗ). Отримані IPCs повинні експресувати специфічні біологічні маркери нормальних β-клітин, які ідентифікують кінцевий статус диференціації, та реагувати на зміни концентрації глюкози в середовищі. Основні етапи розвитку ембріональної ПЗ включають розвиток дефінітивної ентодерми, примітивної кишкової трубки, попередника ПЗ, ендокринного попередника та ендокринних клітин, які експресують гормони. Додаючи на кожній стадії різноманітні цитокіни та модулятори сигналінгу для активації або пригнічення специфічних шляхів передачі сигналів, які беруть участь у генерації дорослих β-клітин, досягають того, що плюрипотентні стовбурові клітини людини (human pluripotent stem cells, hPSCs) набувають фенотипу β-клітин. Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (induced pluripotent stem cells, iPSCs) можна перепрограмувати із соматичних клітин пацієнта та диференціювати для застосування в ураженій тканині. Використання цього типу клітин має перевагу тому, що знижує ймовірність імунного відторгнення в реципієнта, а також дозволяє уникнути етичних проблем, пов’язаних із використанням ембріональних плюрипотентних стовбурових клітин (embryonic pluripotent stem cells, EPSCs). Використання iPSCs засноване на властивостях специфічних білків плюрипотентних стовбурових клітин (pluripotent stem cells, PSCs), які при надмірній експресії можуть перепрограмувати соматичні клітини. Це досягається за допомогою факторів транскрипції OCT4, KLF4, SOX2 і c-Myc, які відповідають за збереження плюрипотентності кінцевої клітини. Генерування iPSCs проводиться методами, заснованими на вірусних та невірусних векторах. Методи з використанням вірусів призводять до високої ефективності інтеграції в геном, але мають обмеження щодо безпеки. Хоча iPSCs можуть бути застосовні в регенеративній медицині, для моделювання захворювань та скринінгу ліків, деякі проблеми, пов’язані з використанням iPSCs (такі як низька ефективність перепрограмування та ризик канцерогенезу), все ще не вирішені. Також існують перешкоди для терапії стовбуровими клітинами (stem cells, SCs), такі як функціональна незрілість β-клітин, отриманих від SCs, ризик виникнення пухлини та імунне відторгнення трансплантата, які вимагають подальших досліджень.