Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?

Щорічна церемонія вручення Нобелівських премій, яка традиційно проходить 10 грудня — у день смерті шведського підприємця, винахідника і філантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), засновника Нобелівського фонду, привертає неабияку увагу не лише науковців, а й широкого загалу, адже ця нагорода є беззапер...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Романюк, С.І., Комісаренко, С.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Нобеліана — 2012
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42951
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 1. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-42951
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-429512013-04-14T03:15:34Z Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм? Романюк, С.І. Комісаренко, С.В. Нобеліана — 2012 Щорічна церемонія вручення Нобелівських премій, яка традиційно проходить 10 грудня — у день смерті шведського підприємця, винахідника і філантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), засновника Нобелівського фонду, привертає неабияку увагу не лише науковців, а й широкого загалу, адже ця нагорода є беззаперечним свідченням визнання значущості роботи вченого світовою науковою спільнотою. Нобелівську премію з фізіології і медицини в 2012 р. було присуджено за «відкриття можливості перепрограмування зрілих (диференційованих) клітин у плюрипотентні». Ежегодная церемония вручения Нобелевских премий, которая традиционно проходит 10 декабря — в день смерти шведского предпринимателя, изобретателя и филантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), основателя Нобелевского фонда, приковывает к себе внимание не только ученых, но и широкой общественности — ведь эта награда является бесспорным свидетельством признания мировым научным сообществом значимости работы ученого. Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2012 г. присудили за «открытие возможности перепрограммирования зрелых (дифференцированных) клеток в плюрипотентные». The annual ceremony of the Nobel Prizes awarding, which traditionally takes place on December 10 — the day when Swedish entrepreneur, inventor and philanthropist, the founder of Nobel Foundation Alfred Bernhard Nobel (1833–1896) passed away, usually attracts a lot of attention — of scientific community but also of general publics. This happens because the Nobel Prize is by all means the doubtless recognition of the Prize winner’s contribution into the world science. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 was awarded «for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotetnt». 2013 Article Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 1. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42951 577.22 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Нобеліана — 2012 Нобеліана — 2012
spellingShingle	Нобеліана — 2012 Нобеліана — 2012 Романюк, С.І. Комісаренко, С.В. Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм? Вісник НАН України
description	Щорічна церемонія вручення Нобелівських премій, яка традиційно проходить 10 грудня — у день смерті шведського підприємця, винахідника і філантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), засновника Нобелівського фонду, привертає неабияку увагу не лише науковців, а й широкого загалу, адже ця нагорода є беззаперечним свідченням визнання значущості роботи вченого світовою науковою спільнотою. Нобелівську премію з фізіології і медицини в 2012 р. було присуджено за «відкриття можливості перепрограмування зрілих (диференційованих) клітин у плюрипотентні».
format	Article
author	Романюк, С.І. Комісаренко, С.В.
author_facet	Романюк, С.І. Комісаренко, С.В.
author_sort	Романюк, С.І.
title	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
title_short	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
title_full	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
title_fullStr	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
title_full_unstemmed	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
title_sort	що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Нобеліана — 2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42951
citation_txt	Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 1. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT romanûksí ŝonovogoudoslídžennístovburovihklítinabočimožnazklítiniškíriotrimatinovijorganízm AT komísarenkosv ŝonovogoudoslídžennístovburovihklítinabočimožnazklítiniškíriotrimatinovijorganízm
first_indexed	2025-07-04T01:16:18Z
last_indexed	2025-07-04T01:16:18Z
_version_	1836677101613219840
fulltext	52 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА — 2012 Щорічна церемонія вручення Нобелівських премій, яка традиційно проходить 10 грудня — у день смерті шведського підприємця, винахідника і філантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), засновника Нобелівського фонду, привертає неабияку увагу не лише науковців, а й широкого загалу, адже ця нагоро- да є беззаперечним свідченням визнання значущості роботи вченого світовою науковою спільнотою. Но- белівську премію з фізіології і медицини в 2012 р. було присуджено за «відкриття можливості перепро- грамування зрілих (диференційованих) клітин у плюрипотентні». Ключові слова: стовбурові клітини, плюрипотентність, iPS-клітини, Нобелівська премія. УДК 577.22 С.І. РОМАНЮК, С.В. КОМІСАРЕНКО Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна Національної академії наук України вул. Леонтовича, 9, Київ, 01601, Україна ЩО НОВОГО В ДОСЛІДЖЕННІ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН, АБО ЧИ МОЖНА З КЛІТИНИ ШКІРИ ОТРИМАТИ НОВИЙ ОРГАНІЗМ? © С С.І. Романюк, С.В. Комісаренко, 2013 8 жовтня 2012 р. у Стокгольмі розпочався 111-й Нобелівський тиждень, і традиційно першими було оголошено лауреатів премії з фізіології і медицини — однієї з найпрестиж- ніших нагород у галузі біології. За правилами Нобелівського фонду, імена провідних світо- вих учених, що претендували на цю премію, оприлюднять лише через 50 років. Втім, серед претендентів експерти називали Чарльза Де- віда Елліса і Майкла Грюнштейна (США), які займаються вивченням гістонів — протеї- нів, що відповідають за тривимірну упаковку молекул ДНК у хромосомах; Річарда О. Хайн- са і Ерккі Руослахті (США) та Масатоші Та- кейчі (Японія), які відкрили молекули клі- тинної адгезії, а також Франца-Ульріха Харт- ля (Німеччина) і Артура Горвіча (США), які дослідили механізм укладання молекул про- теїнів у певну тривимірну структуру, необхід- ну для їх функціонування. Однак цьогорічними лауреатами Нобе- лівської премії з фізіології і медицини (200-м і 201-м за рахунком) стали брита- нець Джон Гердон (John Bertrand Gurdon) із Гердонівського інституту (Gurdon In sti- tute) в Кембриджі та японець Шінья Яма- нака (Shinya Yamanaka), співробітник Ін- ституту серцево-судинних захворювань Ґледстоуна (Gladstone Institute of Car dio- vas cular Di sease), професор Університету Кіото (Kyoto University). Як сказано в офі- ційному формулюванні Нобелівсь кого ко- мітету, премію присуджено за «від криття можливості перепрограмування диферен- ційованих клітин у плюрипо тентні». Джон Гердон народився 2 жовтня 1933 р. у м. Діппенхол (Велика Британія). Після навчання в Ітонському коледжі він вступив до Крайст-Черч коледжу Оксфордського університету, де спочатку вивчав антико- знавство, але згодом зацікавився зоологією. Після здобуття PhD ступеня Дж. Гердон продов жив наукову діяльність у Каліфор- нійському технологічному інституті. Про- тягом 1962–1971 рр. він працював на кафед- рі зоології Оксфордського університету, а в 1971–1983 рр. — у Лабораторії молекуляр- ної біології Кембриджського університету. 53ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА З 1983 р. і донині він є співробітником кафе- дри зоології Кембриджського університету. У 1989 р. Дж. Гердон заснував у Кембриджі Інститут клітинної біології та он кології і до 2001 р. обіймав посаду його керівника. Упро- довж 1991–1995 рр. був членом Наффілд- ської ради з біоетики, а в 1994–2002 рр. — магістром Коледжу Магдалени Кембридж- ського університету. Шінья Яманака народився 4 вересня 1962 р. в м. Осака (Японія). У 1987 р. він здо- був вищу медичну освіту в Університеті Кобе за спеціальністю «ортопедія». В 1993 р. — одержав ступінь доктора в галузі фармако- логії у Вищій школі Університету Осаки. Упродовж 1993–1996 рр. Ш. Яманака був співробітником Інституту серцево-судинних захворювань Ґледстоуна (Сан-Франциско, США), в 1996–1999 рр. — Медичної школи Університету Осаки, а в 1999–2005 рр. — Інституту науки і технологій Нари (Японія). З 2005 р. він працює в Інституті передових медичних наук в Університеті Кіото (Япо- нія). Сьогодні Шінья Яманака — директор Центру дослідження і застосування iPS-клі- тин Університету Кіото та провідний дослід- ник Інституту серцево-судинних захворю- вань Ґледстоуна. У 2009 р. Джон Гердон і Шінья Яманака удостоїлися почесної премії Альберта Лас- кера (її ще називають «другою, американ- ською, Нобелівською премією з медицини») в номінації Basic. Престижну ізраїльську премію Вольфа з медицини Дж. Гердон отри- мав у 1989 р., а Ш. Яманака — в 2011 р. Крім безлічі інших премій, одержаних обома вче- ними, Ш. Яманака також є лауреатом пре- стижної «технологічної» премії Millenium. У 1995 р. Джон Бертран Гердон здобув ти- тул лицаря-бакалавра, а в 2004 р. кембридж- ський Інститут клітинної біології та раку при благодійних фондах Wellcome Trust і Cancer Research UK було перейменовано в Гердонівський інститут. Що ж за прорив у науці зробили ці вчені, які належать до різних поколінь, і що озна- чає «перепрограмування диференційованих клітин у плюрипотентні»? Кожний організм складається з великої кількості соматичних (нестатевих) клітин, які можуть істотно різнитися за морфоло- гією та функціями, наприклад, клітини нервової та імунної систем, печінки, м’язів, кісток, крові, нирок, волосся та інших тка- нин чи органів, — усі ці клітини різні, але містять абсолютно однакову генетичну ін- формацію (мають однакову послідовність основ у ДНК). Як це можливо? Виявляєть- ся, що відмінності між соматичними кліти- нами різних типів зумовлені тим, що в різ- них типах клітин експресуються різні гени. Як же виникають ці відмінності в експресії генів? Під час ембріонального розвитку з кож- ним поділом зиготи — єдиної клітини, з якої розвивається багатоклітинний організм, ці відмінності стають усе помітнішими. При- чиною їх виникнення є те, що клітини за- родка опиняються в різних умовах: щіль- ність різних речовин у різних ділянках Шінья Яманака Сер Джон Бертран Гердон 54 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА зиготи неоднакова, на клітини в різних ді- лянках зародка по-різному впливають певні фізичні параметри, з часом самі клітини по- чинають впливати одна на одну, виділяючи ті чи інші біологічно активні речовини. По- ступово клітини утворюють три шари — зов- нішній (ектодерму), серединний (мезодер- му) і внутрішній (ентодерму). Потім і в цих трьох шарах клітини починають усе сильні- ше відрізнятися одна від одної і врешті- решт утворюють органи і тканини організ- му. Отже, абсолютно недиференційована зигота дає початок термінально диференці- йованим (тобто цілковито спеціалізованим) клітинам, які вже не можуть ділитися і з ча- сом старіють та відмирають. Джерелом нових диференційованих клі- тин є так звані стовбурові клітини — незрілі клітини, здатні до самовідновлення і розви- тку в спеціалізовані клітини організму. Цей термін у 1909 р. запропонував видатний ро- сійський учений Олександр Олександро- вич Максимов. Він передбачив існування таких клітин крові, що здатні дати початок кільком іншим типам клітин. У 1960-х роках канадці Джеймс Тілл і Ернст МакКаллох, досліджуючи процес гемопоезу, вперше ви- явили стовбурові клітини. В 1981 р. аме- риканський біолог Мартін Еванс уперше виділив недиференційовані плюрипотентні стовбурові клітини із зародка миші, за що в 2007 р. був удостоєний Нобелівської премії. В 1998 р. американцям Джону Герхарту і Джеймсу Томпсону вдалося одержати і роз- множити культури ембріональних стовбу- рових клітин, здатних розвиватися в різні зрілі клітини й органи. Між іншим, перша в СРСР наукова конференція, присвячена стовбуровим клітинам, відбулася у Києві у 1977 р. на базі Інституту проблем онкології АН УРСР за ініціативою академіків АН УРСР Р.Є. Кавецького та З.А. Бутенко, а одні з перших публікацій у світі з морфоло- гії стовбурової клітини також належали українським ученим [1, 2]. Залежно від джерела одержання стовбу- рові клітини можна розподілити на три гру- пи: ембріональні, які отримують із внутріш- ньої клітинної маси бластоцисти на ранній стадії розвитку зародка; фетальні — з пло- дового матеріалу після аборту, та постна- тальні, що є стовбуровими клітинами до- рослого організму. Використання ембріонів для одержання ембріональних і фетальних стовбурових клітин пов’язане зі значними етичними проблемами. Етичний аспект за- стосування постнатальних стовбурових клі- тини не викликає серйозної полеміки, але вони мають меншу потентність. Найбільше стовбурових клітин у новона- роджених немовлят; з віком їх число посту- пово зменшується, однак вони продовжують функціонувати навіть у глибокій старості. Для кожної тканини існує депо стовбурових клітин, їхня кількість пропорційна швидко- сті оновлення клітин цієї тканини, тобто стовбурових клітин шкіри набагато більше, ніж стовбурових клітин нервової системи. Найбільш універсальні стовбурові кліти- ни, наприклад зигота і бластомери — кліти- ни, що утворилися під час кількох перших поділів зиготи, можуть дати початок цілому організму. Такі клітини називають тотипо- тентними стовбуровими клітинами. Менш універсальними є плюрипотентні стовбу- рові клітини, що утворюються в декількох наступних зародкових поділах (до початку поділу на зародкові листки), — з них мо- жуть виникнути всі клітини організму, крім плаценти. Спеціалізовані мультипотентні стовбурові клітини можуть започаткувати клітини різних типів, проте не всіх. Посту- пове диференціювання нащадків мульти- потентних клітин приводить до появи оліго- потентних (тих, з яких розвивається лише невелика кількість типів клітин) і уні- потентних (що дають початок тільки одно- му типу) клітин. Отже, в кожному організмі під час розви- тку відбувається процес поступового дифе- ренціювання клітин і втрати їхньої полі- потентності і, як вважали раніше, шляху на- зад немає. Однак Джон Гердон і Шінья Яманака завдяки своїй наполегливій праці довели, що це не так, за що вони власне й отримали Нобелівську премію. 55ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА Експерименти в галузі клонування ще в 1914 р. проводив німецький учений Ганс Шпеман, який уперше пересадив ядро з од- нієї клітини до іншої. У 1940-х роках росій- ський ембріолог Георгій Вікторович Лопа- шов розробив метод пересадження клітин- них ядер у яйцеклітину жаби, однак у числі інших радянських дослідників він зазнав пе- реслідувань з боку влади і не зміг продовжи- ти цю роботу. Джон Гердон удосконалив ме- тодику Г.В. Лопашова і розвинув досліджен- ня трансплантації ядер у клітинах бластул, проведені Р. Бріггсом і Т. Кінгом у 1952 р. Робота, виконана Дж. Гердоном в Оксфорд- ському університеті в 1958 р. і опублікована в 1962 р., давно вже стала класичною і наво- диться в будь-якому серйозному підручнику з ембріології [3]. Метою експерименту Гердона було з’я су- вати, чи несе ядро диференційованої кліти- ни достатньо інформації, щоб дати початок новому організму. Для цього він зруйнував опроміненням ядро яйцеклітини шпоркової жаби (Xenopus laevis) і пересадив у таку яйце- клітину ядро диференційованої клітини (з епітелію кишечника пуголовка). Подібні експерименти проводили раніше й інші до- слідники, проте саме Дж. Гердону вдалося одержати з такої «химерної» яйцеклітини здорового пуголовка. Більше того, у двох відсотках випадків пуголовки перетворюва- лися на дорослих жаб. Цим експериментом було доведено, що геном соматичної клітини містить усю ін- формацію, яка є в яйцеклітині, а отже, ди- ференціювання клітин не пов’язане з дегра- дацією частини генів. Результати роботи Дж. Гердона спочатку були сприйняті зі скептицизмом, але після підтвердження вони докорінно змінили тогочасні уявлення про диференціювання клітин: виявилося, що диференційована клітина може віднови- ти плюрипотентність, тобто процес дифе- ренціювання може бути оберненим. Від- криття Дж. Гердона спричинило лавину до- сліджень. З цього експерименту, зокрема, беруть початок усі роботи з клонування тва- рин. До речі, термін «клон» уперше вико- ристав відносно тварин британський учений Джон Холдейн у 1963 р., описуючи резуль- тати Дж. Гердона. Подальші роботи Джона Гердона були присвячені дослідженню міжклітинних сиг- нальних факторів, задіяних у диференцію- ванні клітин, а також вивченню механізмів відновлення плюрипотентності в експери- ментах із трансплантації ядер, зокрема, ролі метилування ДНК в цьому процесі. Цікавим збігом є той факт, що в 1962 р., коли Дж. Гердон опублікував свою «нобе- лівську» статтю, народився Шінья Яманака, який через 40 років зробив наступний рево- люційний крок у дослідженнях, розпочатих Дж. Гердоном. Експерименти Джона Гердона з клонуван- ня жаб і народження в 1996 р. вівці Доллі — першого ссавця, клонованого зі зрілої сома- тичної клітини [4], довели, що соматичні клітини можуть перетворитися на ембріо- нальні стовбурові в разі перенесення гене- тичного матеріалу соматичної клітини в не- запліднене яйце, що якимось загадковим чи- ном повертає хромосоми до вихідного стану, в якому вони перебували у щойно заплід- неній яйцеклітині. Однак залишалося не- відомим, які чинники в яйці зумовлюють цей процес і чи можливо перепрограмувати диференційовані соматичні клітини в плюри- потентні без використання яйця. У 2006 р. Ш. Яманака зумів перетворити клітину шкіри (диференційований миша- чий фібробласт) на плюрипотентну стовбу- рову клітину без пересадження ядра [5]. Одержані ним клітини назвали індуковани- ми плюрипотентними стовбуровими кліти- нами (iPSC). Як же вдалося це зробити? З часів експериментів Гердона було розро- блено методи генної інженерії, що дали змогу вставляти в клітину ген, який успішно в ній експресувався, і таким чином відбувався син- тез протеїну, кодованого цим геном. Одним зі способів доставки гена в клітину є викорис- тання вірусів (наприклад, ретровірусів), у яких частина генетичного матеріалу заміне- на на гени необхідних протеїнів. Після за- раження клітини цим вірусом відбувається 56 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА вбудовування вірусної ДНК в геном кліти- ни і синтез відповідних протеїнів, які, у свою чергу, можуть впливати на фізіологічні процеси в клітині й експресію інших генів. Завдяки створенню таких методик і стало можливим одержання iPSC. Шінья Яманака займався вивченням ме- ханізмів підтримання плюрипотентності в ембріональних стовбурових клітинах (ЕСК) миші. Він виявив понад 1000 генів, що ха- рактеризувалися підвищеною активністю в ЕСК, і для дослідження їхньої ролі вирішив вставити їх у різних комбінаціях в диферен- ційовані клітини. Звичайно, перевірити всі комбінації було неможливо, тим більше, що спрацювати могла будь-яка з них. Тому по- шук обмежили кількома десятками генів, найбільш імовірних теоретично. І ось після тривалих експериментів Ш. Яманака довів, що для перепрограмування диференційова- ної клітини в плюрипотентну стовбурову достатньо підвищення експресії всього чо- тирьох генів: Oct3/4, Sox2, Klf4 і c-Myc. Крім того, він показав, що одержані плю- рипотентні стовбурові клітини можна зму- сити знову диференціюватися в клітини різних тканин. У 2007 р. Ш. Яманака отри- мав повністю епігенетично перепрограмо- вані iPS-клітини миші, з яких вдалося ви- ростити дорослих особин [6]. У 2009 р. інші дослідники одержали тетраплоїдні iPS-клі- тини, що за своїми властивостями більше нагадували ЕСК і також були здатні роз- винутись у дорослих мишей [7]. Після того, як Ш. Яманака отримав пози- тивні результати в експериментах з клітина- ми мишей, він випробував цю методику для одержання iPSC із клітин шкіри людини. Паралельно над цією проблемою працювала група Джеймса Томсона з Вісконсіну (Меді- сон, США). Лабораторії Яманаки і Томсона були першими, які одержали iPS-клітини людини [8, 9]. Для цього Ш. Яманака ско- ристався комбінацією з 4 генів, яку він рані- ше застосовував для отримання iPS-клітин миші (Myc, Oct4, Sox2 та Klf4), тоді як Дж. Томсон використав дещо іншу комбінацію (Lin28, Nanog, Oct4 та Sox2). Певний внесок у виконання цієї роботи зробив український учений Максим Водяник, який працював у лабораторії Дж. Томсона. Він по чинав свої дослідження з моноканальних антитіл про- ти фактора некрозу пухлин людини в Ін- ституті педіатрії, акушерства та гіне кології НАМН України. Відкриття Дж. Гердона і Ш. Яманаки було справжнім проривом у розумінні ме- ханізму диференціювання клітин. Воно надало дослідникам фантастичні можли- вості та відкрило значні перспективи за- стосування iPS-клітин у багатьох галузях медицини. Звичайно, перше, що спадає на думку, — можливість використовувати iPSС для відновлення старих та ушкоджених органів і тканин. Якщо буде розроблено методику штучного «вирощування» тка- нин людського тіла, відбудеться револю- ція у трансплантології, адже клітини, одержані з iPSС, генетично ідентичні клі- тинам певного організму і не спричиняють імунне відторгнення трансплантатів. Такі клітини можна застосовувати для бороть- би з дегенеративними захворюваннями, наприклад із хворобою Паркінсона й діа- бетом І типу, для підвищення ефективнос- ті операцій на серці та з видалення пухлин (зокрема, підшлункової залози чи печін- ки) і, звичайно, для лікування опіків, коли успішна трансплантація шкіри є чи не єди- ним шансом на порятунок. Крім того, ра- ніше робота зі стовбуровими клітинами людини викликала етичні проблеми і в бага- тьох країнах була або заборонена, або по- в’язана з серйозними юридичними трудно- щами через те, що єдиним джерелом цих клітин були людські ембріони, які знищу- вали для виділення ЕСК. Ш. Яманака від- крив спосіб одержання плюрипотентних стовбурових клітин у будь-якій кількості і зняв ці обмеження. Однак поки що рано го- ворити про припинення використання ЕСК, оскільки існує багато перешкод, які необ- хідно подолати на шляху до повного розу- міння явища плюрипотентності й отриман- ня iPS-клітин, придатних для лікування людей. 57ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА Річ у тім, що процедури, які використо- вують для перепрограмування клітин, мо- жуть спричинювати мутації або інші ге- номні порушення, що робить їх непри- датними для клітинної терапії. З метою введення генів у геном клітин при одер- жанні iPSС застосовують ретровіруси, які вставляють ці гени навмання, іноді зумов- люючи мутації, що перетворюють нормаль- ні клітини на зло якісні. Один із генів (c-Myc), який використав Ш. Яманака, на- справді є геном раку. В його експериментах 20% мишей, що розвинулися з iPS-клітин, захворіли на рак. Тому впродовж останніх років було розпочато дослідження, які в майбутньому дозволять зробити викорис- тання клітин, одержаних з iPSС, безпеч- ним для лікування пацієнтів. У 2008 р. в лабораторії Ш. Яманаки було отримано iPS-клітини без використання вірусних векторів, що інтегруються в ДНК [10]. Нині триває розроблення нових методик одержання iPS-клітин за допомогою не ре- тровірусів, а хімічних реактивів або більш безпечних вірусів. На сьогодні клітини, отримані з iPSС, ще не придатні для заміни ушкоджених клітин чи тканин у пацієнтів, однак вони є ідеальними як модельна система для ви- вчення причин виникнення захворювань, розроблення методів їх лікування та нових медичних препаратів. Наприклад, дослід- ники можуть одержати iPSС із клітин лю- дини з хворобою Альцгеймера і перетво- рити їх на нейрони в чашці Петрі (такий підхід ще називають «захворювання в чаш- ці Петрі»). Це дозволяє досліджувати па- тогенез і розробляти методи профілактики та лікування цього захворювання. iPSС можна також використати для токсиколо- гічного тестування та підвищення ефек- тивності ліків. Крім того, можна проводи- ти скринінг лікарських препаратів і оби- рати найбільш ефективне й економічно обґрунтоване лікування для кожного кон- кретного пацієнта. Сьогодні вже одержано клітинні моделі різних захворювань: аміотрофічного ла- терального склерозу (ALS), спінальної м’я зової атрофії (SMA), сімейної гіпер- холестеринемії, деяких серцево-судинних захворювань (наприклад, синдрому Тімо- ті) [11]. Використання моделей, основаних на iPS-клітинах, дозволяє з’ясувати при- роду хвороби на молекулярному рівні. На- приклад, вивчення сімейної дисаутономії на такій моделі дало змогу відкрити новий фактор — кінетин, який відіграє важливу роль у виникненні цього захворювання [12]. Дослідження останніх років спрямо- вані на з’ясування механізму перепрогра- мування соматичних клітин в iPSC. Пока- зано, що під час такого перепрограмування відбувається стирання соматичних епі- генетичних підписів, які представлені ме- тилуванням ДНК або модифікацією гісто- нів, у локусі плюрипотентності і створення альтернативних епігенетичних міток емб- ріональних стовбурових клітин. Зокрема, було встановлено, що для одержання iPSC два фактори, Parp1 і Tet2, мають реалізува- ти такі епігенетичні модифікації в локусах Nanog та Esrrb [13]. Звичайно, розроблення ефективних і без- печних методик перетворення соматичних клітин на плюрипотентні потребує значних зусиль і подальших тривалих досліджень, однак роботи останніх років дають надію, що досягнення успіху в цьому напрямі є можливим і навіть досить швидким. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Butenko Z.A., Komissarenko S.V., Gruzov M.A., Kho- menko B.M. Immunoelectronmicroscopy of the bone marrow mononuclears labeling with rabbit anti-mouse brain serum using peroxidase-anti-per- oxidase method // Blut. — 1983. — V. 47, N. 6. — P. 343–349. 2. Зак К.П., Бутенко З.А., Комиссаренко С.В. и др. Ульт раструктура мононуклеаров костного мозга, маркированных антистволовоклеточной сыво - рот кой с помощью РАР-метода // Гематология и трансфузиология. — 1983. — Т. 28, № 2. — С. 38–42. 3. Gurdon J.B. The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles // J. Embryol. Exp. Morphol. — 1962. — N. 10. — Р. 622–640. 58 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 1 НОБЕЛІАНА 4. Wilmut I., Schnieke A.E., McWhir J. et al. Viable off- spring derived from fetal and adult mammalian cells // Nature. — 1997. — V. 385, N. 6619. — P. 810–813. 5. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors // Cell. — 2006. — N. 126. — Р. 663–676. 6. Okita K., Ichisaka T., Yamanaka S. Generation of germ line-competent induced pluripotent stem cells // Nature. — 2007. — V. 448. — Р. 313– 317. 7. Zhao X.Y., Li W., Lv Z. et al. iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation // Na- ture. — 2009. — V. 461, N. 7260. — Р. 86–90. 8. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M. et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibro- blasts by defined factors // Cell. — 2007. — V. 131, N. 5. — P. 861–872. 9. Yu J., Vodyanik M.A., Smuga-Otto K. et al. Induced plu ripotent stem cell lines derived from human so- matic cells // Science. — 2007. — V. 318, N. 5858. — P. 1917–1920. 10. Okita K., Nakagawa M., Hyenjong H. et al. Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors // Science. — 2008. — V. 322, N. 5903. — P. 949–953. 11. Onder T.T., Daley G.Q. New lessons learned from di sease modeling with induced pluripotent stem cells // Curr. Opin. Genet. Dev. — 2012. — V. 22, N. 5. — P. 500–508. 12. Lee G., Papapetrou E.P., Kim H. et al. Modelling pathogenesis and treatment of familial dysautonomia using patient-specific iPSCs // Nature. — 2009. — V. 461, N. 7262. — P. 402–406. 13. Doege C.A., Inoue K., Yamashita T. et al. Early-stage epigenetic modification during somatic cell reprogram- ming by Parp1 and Tet2 // Nature. — 2012. — V. 488, N. 7413. — P. 652–655. Стаття надійшла 26.11.2012 р. С.И. Романюк, С.В. Комиссаренко Институт биохимии им. А.В. Палладина Национальной академии наук Украины ул. Леонтовича, 9, Киев, 01601, Украина ЧТО НОВОГО В ИССЛЕДОВАНИИ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК, ИЛИ МОЖНО ЛИ ИЗ КЛЕТКИ КОЖИ ПОЛУЧИТЬ НОВЫЙ ОРГАНИЗМ? Ежегодная церемония вручения Нобелевских пре- мий, которая традиционно проходит 10 декабря — в день смерти шведского предпринимателя, изобретате- ля и филантропа Альфреда Нобеля (1833–1896), основателя Нобелевского фонда, приковывает к себе внимание не только ученых, но и широкой обществен- ности — ведь эта награда является бесспорным свиде- тельством признания мировым научным сообществом значимости работы ученого. Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2012 г. присудили за «от- крытие возможности перепрограммирования зрелых (дифференцированных) клеток в плюрипотентные». Ключевые слова: стволовые клетки, плюрипо- тентность, iPS-клетки, Нобелевская премия. S.I. Romanyuk, S.V. Komisarenko Palladin Institute of Biochemistry of National Academy of Sciences of Ukraine 9 Leontovicha St., Kyiv, 01601, Ukraine WHAT’S NEW IN STEM CELL RESEARCH OR IS IT POSSIBLE TO GET A NEW ORGANISM FROM SKIN CELLS? The annual ceremony of the Nobel Prizes awarding, which traditionally takes place on December 10 — the day when Swedish entrepreneur, inventor and philanthropist, the founder of Nobel Foundation Alfred Bernhard Nobel (1833–1896) passed away, usually attracts a lot of atten- tion — of scientific community but also of general publics. This happens because the Nobel Prize is by all means the doubtless recognition of the Prize winner’s contribution into the world science. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 was awarded «for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotetnt». Keywords: stem cells, pluripotency, iPS-cells, Nobel Prize.

Що нового у дослідженні стовбурових клітин, або чи можна з клітини шкіри отримати новий організм?

Репозитарії

Схожі ресурси