Якщо порівнювати ембріональні стовбурові клітини та їх штучні аналоги, отримані з одного і того ж джерела, то виявиться, що відмінності між ними не такі вже й великі.
Ембріональні стовбурові клітини мають дві чудові властивості: по-перше, вони безсмертні і можуть ділитися нескінченно довго, по-друге, їхні нащадки можуть перетворитися на будь-яку спеціалізовану клітку, будь то один з нейронів мозку, гепатоцит печінки або клітина кишкового епітелію - потрібно тільки задати необхідну молекулярно-генетичну програму.
Однак ось так просто використовувати клітинний матеріал людських ембріонів у медичних або суто наукових цілях неможливо - з етичних причин. Тому біологам довелося створити альтернативу: у 2006 році Сін'я Яманака вперше отримав так звані індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC, або iPS), змінивши активність лише чотирьох генів; за це відкриття всього через шість років Яманака отримав Нобелівську премію.
Суть методу iPSC у тому, що звичайні зрілі клітини - наприклад, клітини шкіри - звертають до ембріонального стану: вони починають весь час ділитися і втрачають свої характерні особливості, необхідні для виконання спеціальної функції. Тепер, за допомогою різного сорту білкових коктейлів, їх можна направити потрібним шляхом розвитку, так що з клітин шкіри можуть вийти, наприклад, нейрони.
Але чи можна індуковані стовбурові клітини вважати такими ж, як і
звичайні стовбурові клітини ембріона? Можна припустити, що відмінності пов'язані з «неприродним» отриманням індукованих стовбурових клітин. Однак, на думку Конрада Хохедлінгера (Konrad Hochedlinger) і його колег з Гарварду та Університету Джонса Хопкінса, ті й інші більше схожі один на одного, ніж може здатися.
Під час експерименту двом лініям людських ембріональних стовбурових клітин дозволили пройти диференціювання, а потім повернули їх назад з допомогою методу отримання iPSC. Потім у всіх них порівняли активність генів, і виявилося, що індуковані стовбурові клітини за генетичною активністю більш схожі на батьківські клітини, ніж один на одного.
Відмінності в активності означають, зокрема, що в ДНК різних клітин існують різні епігенетичні регулятори і по-різному працюють транскрипційні фактори (білки, що активують або переважають синтез мРНК на генах). У статті в Nature Biotechnology дослідники пишуть, що істотна частка подібних відмінностей може бути обумовлена саме різним походженням. Наприклад, якщо ми порівнюємо ембріональні клітини, отримані від жіночого ембріона, з індукованими стовбуровими клітинами, отриманими від чоловіка, то молекулярно-генетична різниця між тими та іншими може мати місце не тому, що одні - натуральні, а інші - штучні, а тому, що гени в чоловічому і жіночому організмі в принципі працюють по-різному.
Однак якісь відмінності все ж є: наприклад, 49 генів у iPSC працювали інакше, ніж у ембріональних клітин (всього у людини, нагадаємо, налічують 20-25 тис. активних генів). Два з цих 49 відповідали за глюкозний обмін, один - за поглинання глюкози, інший - за її розщеплення. Однак, хоча обидва глюкозних гена у iPSC працювали слабше, по споживанню і перетравлюванню глюкози індуковані клітини не відрізнялися від ембріональних. Нарешті, ні ті, ні інші не виявили істотних відмінностей в головному - в здатності перетворюватися на клітини інших типів: вони виявилися так само хороші у виробництві різних типів нейронів, і також однаково добре перетворюються на клітини трьох зародкових листків (з яких потім утворюються всі органи і тканини). Функціонально ні в ембріональних не було переваги перед індукованими стовбуровими клітинами, ні в індукованих перед ембріональними - якщо, повторимо, ті й інші походили з одного джерела і були генетично ідентичні.
Правда, тут є одне серйозне «але»: індуковані стовбурові клітини були отримані з нащадків ембріональних клітин, які почали диференціюватися в лабораторії; донором для iPSC тут був зовсім не дорослий пацієнт. Можливо, в даному випадку у клітин, яких піддали зверненню в ембріональний стан, залишалася якась ще не зникла молекулярна пам'ять про те, як вони самі зовсім недавно ще були ембріональними.
З іншого боку, коли для такої процедури беруть клітини у дорослого донора, то ж у них можуть залишатися сліди «життєвого досвіду», і тому вони можуть додатково відрізнятися від тих ембріональних клітин, з яких колись вийшла вся ця людина цілком. Втім, самі автори роботи не стверджують, що різне генетичне походження описує всі можливі відмінності між тими та іншими, проте в деякій частині проблема невідповідності в генетичній активності між типами клітин є визначено надуманою.
За матеріалами Science.