Индуцированные стволовые клетки накапливают мутации во время перепрограммирования

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека (human induced Pluripotent Stem Cells, hiPSC) — привлекательный объект для исследований в регенеративной медицине. Их можно размножать и дифференцировать во многие типы клеток, моделировать с их помощью заболевания in vitro и, в перспективе, применять для клеточной терапии. Однако hiPSC могут наследовать мутации исходных донорских соматических клеток и накапливать новые мутации в ходе перепрограммирования и культивирования. Ученые из Великобритании провели первое систематическое исследование целостности генома и онкогенного потенциала hiPSC. Они проверили, влияют ли мутации на поведение и функции стволовых клеток.

Ученые работали с hiPSC, полученными из фибробластов кожи (F-hiPSC) и эндотелиальных клеток-предшественников (B-hiPSC) от семи здоровых мужчин и четырех здоровых женщин. Анализ данных полногеномного секвенирования выявил большее количество мутаций в F-hiPSC по сравнению с B-hiPSC. При этом в F-hiPSC преобладали мутации, ассоциированные с воздействием ультрафиолета. Эти результаты подтвердились при анализе полноэкзомных данных 452 линий F-hiPSC, полученных от 288 доноров, из банка HipSci.

В геноме B-hiPSC, напротив, не было признаков повреждения УФ-излучением, но присутствовали свидетельства окислительного повреждения. Мутационная нагрузка в сестринских линиях F-hiPSC, полученных в одном эксперименте по репрограммированию фибробластов от одного донора, существенно различалась. Это может указывать на неодинаковые мутационные ландшафты исходных фибробластов. Исследователи сделали вывод, что мутации в F-hiPSC связаны с воздействием солнечного света на фибробласты кожи, при этом разные клетки подвергаются разным уровням излучения.

На следующем этапе ученые проанализировали мутации, обнаруженные в hiPSC, с помощью базы данных COSMIC Cancer Gene Census. Они идентифицировали 272 мутации в 145 генах, ассоциированных с онкозаболеваниями, но отмечают, что некоторые из этих мутаций могут быть так называемыми пассажирами (passenger mutations), не дающими преимущества в скорости роста. Как в F-hiPSC, так и B-hiPSC ученые нашли признаки положительно отбора мутаций в онкогене BCOR. Однако в результатах секвенирования ДНК исходных фибробластов этих мутаций не было. Это означает, что они возникли в F-hiPSC при манипуляциях in vitro.

BCOR кодирует корепрессор протоонкогенного фактора транскрипции BCL6. Соматические мутации в BCOR обнаруживаются при злокачественных заболеваниях крови и других видах рака. Белок BCOR входит в группу polycomb, которая регулирует самообновление и дифференцировку стволовых клеток и имеет решающее значение для поддержания плюрипотентности. Ученые показали, что мутации в BCOR снижают потенциал дифференцировки клеток B-hiPSC, то есть изменения в ДНК стволовых клеток, возникающие при работе с ними, могут иметь функциональные последствия.

Основываясь на результатах исследования, авторы сформулировали рекомендации по работе с hiPSC. Во-первых, следует получать их из соматических клеток с минимально поврежденным геномом. Во-вторых, продолжительность культивирования должна быть максимально короткой. Кроме того, перед использованием hiPSC необходимо тщательно анализировать их геномы.

О терапии инфаркта стволовыми клетками — на PCR.NEWS.