Клеточная карьера: из кожи в кишечник

История репрограммирования клеток началась с Синъя Яманаки, который научился превращать дифференцированные клетки взрослого человека в клетки зародыша (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки). Для этого он использовал четыре белка, которые раскручивали ДНК клеток и делали доступными «молчащие» у взрослых зародышевые гены. Из полученных стволовых клеток начали выращивать разные ткани и органы, генетически идентичные клеткам пациента. В этом году уже стартовали первые испытания нервных клеток, полученных таким образом, для лечения болезни Паркинсона. Позже оказалось, что необязательно превращать клетки в зародышевые, а можно попробовать сразу получить клетки требующейся ткани. Этот вид репрограммирования называют трансдифференцировкой. Для этого достаточно раскрутить ДНК и одновременно активировать нужные гены, характерные для клеток этого типа. Однако все это очень низко эффективные процедуры: полезный выход, как правило, не превышает нескольких процентов. И если мы хотим понять причины этого, то нужно научиться контролировать состояние клеток на каждом этапе пути. Группа американских ученых в статье в Nature предложила свой вариант слежки за клеточной судьбой. Они брали фибробласты из кожи мышей и пытались превратить их в клетки-энтодермальные предшественники (из которых у зародыша развиваются кишечник и пищеварительные железы). А чтобы следить за их судьбой, время от времени в каждую клетку с помощью вируса встраивали уникальный маркер ДНК (так называемый ДНК-штрихкод). Этот штрихкод экспрессировался наравне с другими генами, работающими в клетке. Эту технологию они назвали мечением клеток (CellTagging). Репрограммирование клеток занимает примерно месяц. Каждые 3-6 дней ученые отбирали несколько клеток из общей массы и проверяли, какие гены в них активны и какие штрихкоды они содержат. К концу месяца получилось генеалогическое дерево из штрихкодов: можно посмотреть, какие гены работали в каждой предковой клетке и получилось ли у ее потомков превратиться в клетку кишечника. По результатам можно определить гены, которые заведомо мешают репрограммированию — один такой ген, Mettl7al, ученые уже обнаружили. Возможно, впоследствии мы научимся выключать эти гены и превращать кожу в кишечник эффективнее. А еще с помощью этого же метода можно будет строить генеалогические деревья для раковых клеток и искать конкретную причину их трансформации.