Nanog factor reprogramming the nucleus of an adult somatic cell
- Authors: Bersenev A.V.
- Issue: Vol 1, No 4 (2006)
- Pages: 16-17
- Section: News of cellular technologies Cell biology
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/133601
- ID: 133601
Cite item
Full Text
Full Text
Изучение и развитие технологии переноса ядра взрослой соматической клетки млекопитающих в энуклеированный овоцит позволило заключить, что генетические и эпигенетические изменения, приобретаемые клеткой в процессе дифференцировки, могут быть полностью «репрограммированы». При этом происходит активация «эмбриональных» генов и ингибирование генов, отвечающих за дифференцировку. Оказалось, что репрограммирование взрослого ядра может быть также достигнуто и слиянием с эмбриональной стволовой клеткой (ЭСК) [2, 3]. Таким образом, взрослая соматическая клетка может вернуться в эмбриональное плюрипотентное состояние и дать начало новому эмбриону.
Остаётся загадкой, какие именно факторы, содержащиеся в овоците и в ЭСК, могут обусловливать феномен генетического и эпигенетического репрограммирования «взрослого» ядра? Группа Austin Smith показала, что одним из таких факторов является ген Nanog. Результаты работы опубликованы в недавнем номере журнала Nature.
Ген Nanog был изолирован и описан Ian Chambers из Эдинбургского университета [4]. Он получил такое название по имени страны вечной юности Тир Нан Ог из кельтской мифологии. При взаимодействии с двумя другими важнейшими факторами Оct3/4, и SОX-2, Nanog поддерживает
«стволовость» через активацию генов, участвующих в процессе деления ЭСК, и инактивацию генов, запускающих процессы развития и дифференцировки [5].
Для проверки гипотезы значения Nanog для репрограммирования ядра и приобретения клеткой свойств плюрипотентности исследователи создавали гибриды нейральных стволовых клеток (НСК) с ЭСК, оверэкспрессирующих ген Nanog (ЭСК-N), сливая их in vitro. Причём избыточная экспрессия трансгена с Nanog в ЭСК не влияла на частоту слияния. Такой вариант слияния приводил к формированию гибридных колоний, имеющих характеристики ЭСК. Оказалось, что частота формирования колоний была в 200 раз выше, чем в обычных НСК-ЭСК гибридах и сравнима с таковой при слиянии ЭСКЭСК. Клетки таких колоний теряли экспрессию генов НСК и не росли в «нейрональной» селективной среде. Колонии демонстрировали признаки репрограммирования НСК-ядра и плюрипотентности экспрессию типичных для ЭСК генов, потерю ядерного маркёра НСК, спонтанную дифференцировку эмбриоидных телец в сокращающиеся миоциты и т.д. Слияние НСК (НСК-N), избыточно продуцирующих Nanog, с обычными ЭСК приводило к возникновению эмбриональных колоний в 8 раз чаще, чем в контрольных слияниях НСК-ЭСК.
Гиперэкспрессия Nanog в трансгенных ЭСК приводила также к значительному увеличению выхода колоний при их слиянии с эмбриональными фибробластами и тимоцитами. Таким образом, только избыточная экспрессия гена Nanog обусловливала появление ЭСК-подобных колоний и репрограммирование ядер взрослых клеток. Исследователи заключают, что Nanog играет значительную и, возможно, доминирующую роль в репрограммировании ядра взрослой соматической клетки до эмбриональной «стадии плюрипотентности».
Таким образом, авторы впервые чётко определили фактор репрограммирования «взрослого клеточного ядра». Дальнейшая идентификация таких факторов и умение управлять ими может привести к развитию технологии создания собственных ЭСК-подобных клеточных линий без использования эмбрионов, яйцеклеток и технологии переноса ядра.
Ясно, что Nanog не единственный «игрок в поле», но, возможно, основной. Уже известно, что плюрипотентное состояние ЭСК поддерживается взаимодействием основных факторов Оct3/4, Nanog, Soх2 и, возможно, рядом дополнительных [5]. Так Уamanaka Shinya из Кyoto University месяц назад доложил о возможности репрограммирования мышиных эмбриональных фибробластов до ЭСК-подобного состояния введением комбинации факторов, включающих Soх2 и Оct3/4 [6]. Возможным механизмом репрограммирования и плюрипотентности также могут являться белки (Wnt-3) и молекулы мРНК транскрипционных факторов (Оct-4, Reх-1, Nanog, SCL и GATA-2,4), содержащиеся в цитоплазме ЭСК или в мембранных везикулах и поддерживающих «стволовость» [7]. Будущие работы будут направлены на более тщательное изучение этих факторов в человеческих клетках.
About the authors
A. V. Bersenev
Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation
References
- Rideout W.M. 3rd, Eggan K., Jaenisch R. Nuclear cloning and epigenetic reprogramming of the genome. Science 2001; 293: 1093-8.
- Tada M., Takahama Y., Abe K. et al. Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridization with ES cells. Curr. Biol. 2001; 11: 1553Œ8.
- Cowan C.A., Atienza J., Melton D.A., Eggan K. Nuclear reprogramming of somatic cells after fusion with human embryonic stem cells. Science 2005; 309: 1369-73.
- Chambers I., Colby D., Robertson M. et al. Functional expression cloning of Nanog, a pluripotency sustaining factor in embryonic stem cells. Cell 2003; 113: 643Œ55.
- Boyer L.A., Lee T.I., Cole M.F. et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell 2005; 122(6): 947-56.
- Shinya Y. Identification of factors that generate ES-like pluripotent cells from fibroblast culture. Oral presentation at 4th ISSR Annual Meeting. June 29 -July 1, 2006, Toronto, Canada.
- Ratajczak J., Wysoczynski M., Hayek F. et al. Embryonic stem cell- derived microvesicles reprogram hematopoietic progenitors: evidence for horizontal transfer of mRNA and protein delivery. Leukemia 2006; 20: 847-56.
Supplementary files
