Биолошки науки

Репрограмирање од еден тип на клетки во друг тип на клетки

Автоботовите на чело со Optimus Prime во филмот “Трансформери” се свесни роботи коишто имаат способност да се претворат од еден во друг вид на машинерија. Тие се во потрага по објектот наречен AllSpark, којшто ја создал нивната роботска раса и треба да им помогне во обновувањето на нивниот свет Cybertron. Слично на ова, во 2006 година беше откриено дека секоја клетка во еден организам ја има способноста релативно лесно да се претвори од еден во друг тип на клетка. Оваа способност за трансформација има огромен клинички потенцијал и може да помогне во обновување на цели ткива и органи.

Клетката го добива својот уникатен идентитет и функционалност со тоа што толкува само еден дел од својот генетски прирачник, со помош на епигенетски фломастери (механизми). Епигенетските фломастери подвлекуваат кој дел од геномот е потребен за функционирање на дадениот тип на клетки, а кој не. Селектираниот дел на геномот што епигенетските фломастери го одредиле за читање, толкување и игнорирање од страна на клетката се вика епигеном или епигенетски код. Според ова, секој еден организам има само еден геном, но најмалку стотици епигеноми (колку што има клетки). Епигенетскиот код за разлика од фиксираниот ДНК код (којшто може да се модифицира само со мутации) е пофлексибилен и пластичен. Но дали оваа флексибилност на епигенетскиот код дозволува премин (репрограмирање) од еден тип на клетка во друг? Од 2006 година натака, одговорот е ДА.

Целиот потенцијал за развој на еден организам лежи во само две клетки: јајце клетката од мајката и сперматозоидот од таткото. Доколку се изолираат клетки во фаза на ран ембрионален развиток од внатрешната клеточна маса (inner cell mass-ICM) на жив ембрион и се култивираат во лабораторија, се добиваат ембрионални стем клетки (Слика 1). Овие клетки ја задржуваат особината да се претворат во било кој тип на клетка (нервни, срцеви, панкреасни, крвни, бубрежни итн) и ова својство на висока пластичност и флексибилност се вика плурипотентност. Иако имаат огромен клинички и научен потенцијал, проблемот со ембрионалните стем клетки лежи во тоа што за нивна изолација е потребно уништување на жив ембрион, што само по себе повлекува мал милион етички прашања.

Слика 1. Култивирање на ембрионални стем клетки со изолација од ембрион во стадиум на бластоцист. Овие стем клетки се плурипотентни и може да се претворат во било кој тип на клетка (дадени се примери со нервни, срцеви и крвни клетки). Сликата е преземена и модифицирана од Biotechnology Roadshow.

За да го реши овој проблем, групата на Shinya Yamanaka сакаше да утврди дали веќе специјализирани клетки (пример кожни клетки) имаат потенцијал ретроградно да се претворат во ембрионални стем клетки. Преку вирусен вектор тие внесоа четири таканаречени транскрипциони фактори (Oct4, Sox2, cMyc и Klf4) во кожни клетки. За неколку недели овие четири фактори ја променија веќе воспоставената клеточна програма на кожните клетки, во програма што наликува на ембрионални стем клетки. Овие клетки се нарекуваат индуцирани плурипотентни стем клетки и исто како и ембрионалните стем клетки имаат потенцијал да се претворат во било кој тип на клетка (Слика 2). За оваа епохална студија, на Shinya Yamanaka му беше доделена Нобелова награда во 2012 година.

Слика 2. Добивање на индуцирани плурипотентни клетки од кожни клетки преку додавање на четири генетски фактори за репрограмирање. Овие плурипотентни клетки имаат потенцијал да се претворат во било кој тип на специјализирана клетка.

Студијата на Yamanaka и неговите соработници во 2006 година, широко ги отвори вратите кон едно ново поле во биологијата наречено “репрограмирачка биологија”. Индуцираните плурипотентни стем клетки не само што ги заобиколуваат сите етички прашања и проблеми поврзани со изолација на ембрионални стем клетки (бидејќи може да се добијат со репрограмирање на специјализирани клетки од самиот пациент), туку во себе го носат и севкупниот потенцијал за претворање во било кој тип на клетка, ткиво и орган.

Овие откритија ќе имаат длабоки импликации во модерната медицина и наука бидејќи ќе може потенцијално да се употребат за тестирање на многу генетски болести или испитување на разни медикаменти и нивните специфични реакции кон секој засебен пациент. Исто така во иднина се очекува да биде возможно од овие клетки да се синтетизираат цели органи и ткива коишто ќе може без проблем да се трансплантираат во пациентите на коишто ќе им бидат потребни.

Еволуираната епигенетска флексибилност на клетките, нивната лесна лабораториска манипулација и нивниот широк клинички потенцијал делуваат охрабрувачки, но што ќе се случи кога одредени клетки токму поради истата таа епигенетска флексибилност почнуваат да го губат својот идентитет и делат неконтролирано внатре во организмот?

Слични статии

Претходен написи
Oд каде доаѓа светлината?
Следен напис
Водич низ нашата Галаксија, Млечен пат

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите