"Stembrid" is a new technology for reprogramming the nucleus of an adult cell without the use of embryos
- Authors: Bersenev A.V.
- Issue: Vol 1, No 2 (2006)
- Pages: 10-11
- Section: Cell technology
- Submitted: 01.02.2023
- Accepted: 01.02.2023
- Published: 15.02.2006
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/181269
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc181269
- ID: 181269
Cite item
Full Text
Full Text
Технология переноса ядра соматической клетки [SONT] является основным способом получения линий аутогенных стволовых клеток, специфичных только для конкретного пациента [1, 2]. Кроме того, SCNT служит прекрасной моделью изучения феномена репрограммирования ядра взрослой клетки. До недавнего времени считалось, что у человека лишь овоплазма яйцеклетки обладает уникальной способностью репрограммировать ядро взрослой клетки [1]. Однако в недавних работах было показано, что и эмбриональная стволовая клетка [ЭСК] как мыши [3], так и человека [4, 5] также способна репрограммировать ядро взрослой клетки при их слиянии. Тем не менее, получаемые при этом тетраплоидные гибриды, содержащие ядра обеих клеток, вряд ли смогут применяться с медицинской целью, поскольку неизвестна их безопасность [4].
Рис. 1. «Stembrid» колония - окраска на TRA-2-39 (L-alkaline phosphatase) (зелёный), Oct-4 (красный), DAPI (синий) Фото предоставлено Н. Стрельченко
История создания клеточных гибридов насчитывает более 30 лет. В 1974 году Veomett впервые выполнил «реконструкцию» [технология «recon»] клеток млекопитающих путём слияния цито- и кариопластов [6]. Позднее была предложена технология цитоплазматических гибридов - «cybrid», когда родительскую клетку перед слиянием энуклеировали [7]. Способность цитопласта репрограммировать донорское ядро была показана в работах Howell и Abken [8, 9]. Так в экспериментах Howell, при слиянии ядра злокачественной и нормальной клеток, «цибрид» терял свойства онкогенности [8]. При слиянии нулипотентной эмбриональной карциномы F9 с клетками тимуса и роговицы Atsumi получал плюрипотентные гибридные линии, имеющие характеристики зрелых нервной, мышечной и хрящевой тканей [10].
Исследователи из Reproductive Genetic Institute [Chicago, IL, USA] под руководством Юрия Берлинского впервые использовали технологию «cybrid» для получения аутогенных стволовых клеток путём слияния взрослой клетки с энуклеированной ЭСК. На данную технологию были оформлены заявки на патент [20040259249 и 20030032180]. Для слияния использовали цитопласты нормальных ЭСК и фибробласты, лимфоциты периферической крови и мононуклеарные клетки пуповинной крови человека. На полученных колониях изучали экспрессию маркёров плюрипотентности ЭСК - TRA-2-39 и Oct-4.
Частота слияния зависела от вида клеток и режима процедуры. Оптимизация концентрации таких агентов слияния как ДМСО и полиэтиленгликоль приводила к частоте формирования гетерокарионов в 12.8% с фибробластами и в 18.4% с лимфоцитами. Поскольку в эксперименте использовали «женские» [46ХХ] ЭСК и «мужские» [46XY] соматические клетки, то формирование стабильных гетерокарионов подтверждали FISH-анализом на Y-хромосому. Клетки cybrid-колоний митотически делились, имели типичную морфологию ЭСК, характеризовались стабильным кариотипом 46XY и высоким уровнем экспрессии TRA-2-39 и Gct-4. Кроме того, клетки колоний экспрессировали и другие маркёры плюрипотентности ЭСК - SSEA3, SSEA4, TRA-1-60 и TRA-1-80.
Таким образом исследователи представили первые очевидные доказательства полной замены ядра ЭСК ядром соматической зрелой клетки при их слиянии. Получены первичные данные, что цитоплазма ЭСК способна репрограммировать ядро взрослой клетки человека при его замене. Интересно, что в аналогичном эксперименте с клетками мыши, была получена только одна колония с экспрессией Gct-4 [11]. Более того, в недавней работе японских авторов показано, что слияние кардиомиоцитов мыши с ЭСК приводит к формированию гибридов с характеристиками обеих клеток [12]. Авторы работы не описывают выделение отдельных чистых «stembrid» линий, что наряду с in vivo экспериментами было бы чётким доказательством жизнеспособности и перспективности разработанной технологии. Будущие исследования по-видимому будут направлены на увеличение частоты слияния, выделение чистых stembrid- линий с демонстрацией их плюрипотентности и доказательства репрограммирования ядра взрослой клетки большим набором методов.
Участники работы: Н. Стрельченко, В. Кухаренко, А. Шкуматов, О. Берлинский, А. Кулиев, Ю. Верлинский.
About the authors
A. V. Bersenev
Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation
References
- Jeanisch R., Eggan К., Humpherys D. et al. Nuclear cloning, stem cells, and genomic reprogramming. Cloning Stem Cells 2002; 4: 389-96.
- Hwang W.S., Lee B.C., Lee C.K., Kang S.K. Cloned human embryonic stem cells for tissue repair and transplantation. Stem Cell Reviews 2005; 2: 99-110.
- Tada M„ Takahama Y., Abe K. et al. Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridization with ES cells. Current Biology 2001; 11:1553-8.
- Cowan C.A., Atienza J., Melton D.A., Eggan K. Nuclear reprogramming of spermatic cells after fusion with human embryonic stem cells. Science 2005; 309: 1369-73.
- Yu J., Vodyanik M.A., He P. et al. Human embryonic stem cells reprogram myeloid precursors following cell-cell fusion. Stem Cells 2006; 24[1): 168-76
- Veomett G., Prescott D.M., Shay J.W., Porter K.R. Reconstruction of mammalian cells from nuclear and cytoplasmic components separated by treatment with cytochalasin B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1974; 71:1999-2002.
- Wallace D.C., Bunn C.L., Eisenstadt J.M. Cytoplasmic transfer of chloramphenicol resistance in human tissue culture cells. J. Cell Biol. 1975; 67: 174-88.
- Howell A.N., Sager R. Tumorigenicity and its suppression in cybrids of mouse and Chinese hamster cell lines. Proc. Natl. Acad. Sol. USA 1978; 75: 2358-62.
- Abken H., Jungfer H., Albert W.H., Willecke K. Immortalization of human lymphocytes by fusion with cytoplasts of transformed mouse L cells. J. Cell Biol. 1986; 103: 795-805.
- Atsumi T., Shirayoshi Y., Takeichi M., Okada T.S. Nullipotent teratocarcinoma cells acquire the pluripotency for differentiation by fusion with somatic cells. Differentiation 1982; 23: 83-6.
- Do J.T., Scholer H.R. Nuclei of embryonic stem cells reprogram somatic cells. Stem Cells 2004; 22: 941-9.
- Take! S., Yamamoto M„ Cui L. et al. Phenotype-specific cells with proliferative potential are produced by polyethylene glycol-induced fusion of mouse embryonic stem cells with fetal cardiomyocytes. Cell Transplant. 2005; 14[9): 701-8.
Supplementary files
