Индуцирани матични клетки

Индуцирани матични клетки ― матични клетки добиени од соматски, размножувачки, плурипотентни или други видови клетки со намерно епигенетско репрограмирање. Тие се класифицирани како тотипотентни, плурипотентни или прогениторни (мултипотентни, исто така наречени индуцирана мултипотентна прогениторна клетка) или унипотентни според нивниот развоен потенцијал и степенот на дедиференцијација. Прогениторите се добивани со таканаречено директно репрограмирање или насочена диференцијација и се нарекувани и индуцирани соматски матични клетки.

Три техники се широко признати:

 Пресадување јадра земени од соматски клетки во ооцит (јајце-клетка) на која му недостасува сопствено јадро (отстрането во лабораторија)
 Фузија на соматски клетки со плурипотентни матични клетки и
 Преобразба на соматски клетки во матични клетки, со користење на генетски материјал кој кодира репрограмирани белковински фактори, рекомбинантни белковини; микро РНК, синтетичка, саморепликативна полицистронска РНК и биолошки активни супстанции со ниска молекуларна тежина.

 Природни постапки 
Во 1895 година, Томас Морган отстранил еден од двата бластомери на жаба и открил дека водоземците можат да образуваат цели зародоци од преостанатиот дел. Ова значело дека клетките можат да го променат нивниот пат на диференцијација. Во 1924 година, Ханс Спеман и Хилде Манголд ја покажале клучната важност на индукциите меѓу клетка и клетка, за време на развојот на животните. Обратната преобразба на клетките од еден диференциран клеточен вид во друг се нарекува метаплазија. Овој преод може да биде дел од нормалната постапка на созревање, или предизвикана од поттик.

Еден пример е преобразбата на клетките на шареницата во клетки на леќата во постапката на созревање и преобразбата на клетките на епителот на пигментот на мрежницата во нервната мрежница за време на регенерацијата кај очите на возрасниот саламандер тритон. Оваа постапка му овозможува на телото да ги замени клетките кои не се погодни за новите услови со посоодветни нови клетки. Во имагиналните дискови на родот Drosophila, клетките треба да избирани од ограничен број стандардни дискретни состојби на диференцијација. Фактот дека трансдетерминацијата (промена на патеката на диференцијација) често се јавува за група клетки наместо за единечни клетки, покажува дека таа е индуцирана наместо дел од созревањето.

Истражувачите биле во можност да ги идентификуваат минималните услови и фактори кои би биле доволни за започнување на каскадата на молекуларни и клеточни постапки за да им биде укажано на плурипотентните клетки да го организираат зародокот. Тие покажале дека спротивставените градиенти на коскената морфогенетска белковина и нодалот, два членови на семејството на преобразувачки фактор на раст кои дејствуваат како морфогени, се доволни за да предизвикаат молекуларни и клеточни механизми потребни за организирање, „in vivo“ или „in vitro“, незафатени клетки во животински пол во бластулата на зебрестата рибата, во добро развиен зародок.

Некои видови на зрели, специјализирани возрасни клетки можат природно да се вратат во матични клетки. На пример, „главните“ клетки го изразуваат маркерот „Троја“ за матични клетки. Додека тие вообичаено произведуваат сварувачки течности за желудникот, тие можат да се вратат во матични клетки за да направат привремена поправка на повреди на желудникот, како што е исеченица или оштетување од инфекција. Покрај тоа, тие можат да го направат овој преод дури и во отсуство на забележливи повреди и се способни да надополнат цели гастрични единици, во суштина служејќи како мирни „резервни“ матични клетки. Диференцираните епителни клетки на дишните патишта може ин виво да бидат вратени во стабилни и функционални матични клетки. По повредата, зрелите терминално диференцирани бубрежни клетки се дедиференцираат во повеќе исконски верзии на себе и потоа се разликуваат во видови клетки на кои им е потребна замена во оштетеното ткиво. Макрофагите можат да се самообновуваат со месна пролиферација на зрели диференцирани клетки. Во тритонот, мускулното ткиво се регенерира од специјализирани мускулни клетки кои се дедиференцираат и забораваат на видот клетка што биле. Овој капацитет за регенерација не опаѓа со возраста и може да биде поврзан со нивната способност да создаваат нови матични клетки од мускулните клетки по потреба.

Различни нетуморогени матични клетки покажуваат способност да создаваат повеќе видови клетки. На пример, повеќелозните диференцирачки клетки кои издржуваат стрес, се возрасни човечки матични клетки кои можат да се самообновуваат. Тие образуваат карактеристични клеточни кластери во културата на суспензија кои изразуваат збир на гени поврзани со плурипотенција и можат да бидат разликувани како ендодермни, ектодермни и мезодермни клетки, и ин витро и ин виво.

Други добро документирани примери на трансдиференцијација и нивното значење во развојот и регенерацијата биле подробно опишани.
десно|мини|300x300пкс| Индуцираните тотипотентни клетки обично може да бидат добиени со репрограмирање на соматските клетки со јадрен пренос на соматски клетки.

 Индуцирани тотипотентни клетки 

 Посредувано со јадрен пренос на соматски клетки 
Индуцираните тотипотентни клетки може да бидат добиени со репрограмирање на соматски клетки со јадрен пренос на соматски клетки. Постапката вклучува цицање на јадрото на соматска (телесна) клетка и негово вбризгување во ооцит на кој му е отстрането јадрото.

Користејќи пристап заснован на протоколот наведен од Тачибана и колегите, човечките зародочни матични клетки може да бидат создадени со јадрен пренос на соматски клетки користејќи јадра на дермални фибробласти и од средовечен 35-годишен маж и од постар, 75-годишен маж, наведувајќи дека промените поврзани со возраста не се нужно пречка за јадреното репрограмирање на човечките клетки засновано на јадрен пренос на соматски клетки. Таквото репрограмирање на соматските клетки во плурипотентна состојба има огромен потенцијал за регенеративна медицина. За жал, клетките создавани со оваа технологија потенцијално не се целосно заштитени од имунолошкиот систем на пациентот (дарител на јадра), бидејќи имаат иста митохондриска ДНК, како дарител на ооцити, наместо митохондриската ДНК на пациентите. Ова ја намалува нивната вредност како извор за терапија со автологно пресадување на матични клетки; што се однесува до сегашноста, не е јасно дали може да предизвика имунолошки одговор на пациентот по третманот.

Наместо сперматозоиди за клонирање може да бидат користени индуцирани андрогенски хаплоидни зародочни матични клетки. Овие клетки, синхронизирани во М фаза и вбризгувани во ооцитот, можат да произведат одржливо потомство.

Овие случувања, заедно со податоците за можноста за неограничени ооцити од митозни активни размножувачки матични клетки, нудат можност за индустриско производство на трансгенски животни од фарма. Повтореното клонирање на остварливи глувци преку методот со јадрен пренос на соматски клетки кој вклучува инхибитор на хистонска деацетилаза, трихостатин, додаден во медиумот за клеточна култура, покажува дека можеби е можно да бидат преклонирани животните на неодредено време без видливо насобирање на препрограмирање или геномски грешки. Сепак, истражувањето на технологии за развој на сперматозоиди и јајце-клетки од матични клетки покренува биоетички прашања.

Ваквите технологии, исто така, може да имаат далекусежни клинички примени за надминување на цитоплазматските дефекти во човечките ооцити. На пример, технологијата би можела да ја спречи наследната митохондриска болест да помине на идните генерации. Митохондрискиот генетски материјал е пренесуван од мајка на дете. Мутациите можат да предизвикаат дијабетес, глувост, нарушувања на очите, гастроинтестинални нарушувања, срцеви заболувања, деменција и други невролошки заболувања. Јадрото од едно човечко јајце е префрлено во друго, вклучувајќи ги и неговите митохондрии, создавајќи клетка која може да биде сметана дека има две мајки. Јајцата потоа биле оплодени и добиените ембрионски матични клетки ја носеле заменетата митохондриска ДНК. Како доказ дека техниката е безбедна, авторот на овој метод го посочува постоењето на здрави мајмуни кои сега се стари повеќе од четири години - и се производ на митохондриски пресадувања на различни генетски средини.

Кај глувците со недостиг на теломераза (Terc−/−) од доцната генерација, репрограмирањето со посредство на јадрен пренос на соматски клетки ја ублажува нефункционалноста на теломерите и митохондриските дефекти во поголема мера отколку репрограмирањето засновано на плурипотентна матична клетка.

Опишани се и други достигнувања за клонирање и тотипотентна преобразба.

 Добиено без јадрен пренос на соматски клетки 
Неодамна, некои истражувачи успеале да добијат тотипотентни клетки без помош на јадрен пренос на соматски клетки. Тотипотентните клетки се добиени со помош на епигенетски фактори како што е зародишна изоформа на хистон на ооцитот. Репрограмирањето ин виво, со преодна индукција на четирите фактори Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc кај глувците, дава одлики на тотипотенција. Интраперитонеалното вбризгување на таквите ин виво плурипотентни клетки создава структури слични на зародок кои изразуваат зародочни и екстразародочни (трофектодермни) маркери. Развојниот потенцијал на плурипотентните матични клетки на глушецот да дадат и зародочни и екстразародочни лози, исто така, може да биде проширен со недостаток на miR-34a во микро РНК , што доведува до силна индукција на ендогени ретровируси MuERV-L (MERVL).

 Подмладување на индуцираните плурипотентни матични клетки 

Во 1980-тите, станало јасно дека пресадувањето на плурипотентни/зародочни матични клетки во телото на возрасните цицачи обично доведува до создавање на тератоми, кои потоа може да се претворат во малигнен туморски тератокарцином. Меѓутоа, ставањето зародочни матични клетки или клетките на тератокарцином во зародокот во фазата на бластоцист предизвикало нивно вклучување во клеточната маса и често произведува нормално здраво химерично (т.е. составено од клетки од различни организми) животно.Hu, M., Wei, H., Zhang, J., Bai, Y., Gao, F., Li, L., & Zhang, S. (2013). Efficient production of chimeric mice from embryonic stem cells injected into 4-to 8-cell and blastocyst embryos. Journal of animal science and biotechnology, 4, 1-7.     Индуцираните плурипотентни матични клетки најпрво биле добиени во облик на пресадувачки тератокарцином индуциран од материјали земени од зародоци на глувци. Тератокарцином е создаван од соматски клетки. Генетски мозаични глувци биле добиени од малигни клетки на тератокарцином, што ја потврдува плурипотентноста на клетките. Било покажано дека клетките на тератокарцином се способни да одржуваат култура на плурипотентни зародочни матични клетки во недиференцирана состојба, со снабдување на медиумот за култура со различни фактори. Ова укажа дека причината за тератомот е дисонанца - меѓусебно погрешно општење помеѓу младите донорски клетки и околните возрасни клетки (т.н. „ ниша “ на примачот).

Во август 2006 година, јапонските истражувачи ја заобиколиле потребата за ооцит, како во јадрениот пренос на соматски клетки. Со репрограмирање на глувчешките зародочни фибробласти во плурипотентни матични клетки преку ектопично изразување на четири фактори на транскрипција, имено Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc, тие докажале дека прекумерното изразување на мал број фактори може да ја поттикне клетката да премине во нова стабилна состојба која е поврзана со промени во активноста на илјадници гени.
мини|Човечките соматски клетки се прават плурипотентни со нивна трансдукција со фактори кои индуцираат плурипотенција (OCT 3/4, SOX2, Klf4, c-Myc, NANOG и LIN28). Ова резултира со правење индуцирани плурипотентни матични клетки, кои можат да бидат разликувани во која било клетка од трите зародочки зародишни слоеви (мезодерм, ендодерм, ектодерм).
Така, механизмите за репрограмирање се поврзани, наместо независни, и се центрирани на мал број гени. Својствата на индуцираната плурипотентна матична клетка се многу слични на зародочната матична клетка. Било покажано дека индуцираните плурипотентни матични клетки го поддржуваат развојот на глувците кои се целосно индуцирани плурипотентни матични клетки користејќи тетраплоиден (4n) зародок, најстрогата анализа за развојниот потенцијал. Сепак, некои генетски нормални индуцирани плурипотентни матични клетки не успеале да произведат целосно глувци со индуцирани плурипотентни матични клетки поради аберантното епигенетско стишување на втиснатиот генски кластер Dlk1-Dio3. Групата на чело со Ханс Шелер (кој го открила генот Oct4 уште во 1989 година), покажала дека прекумерното изразување на Oct4 предизвикува масовно активирање на генот надвор од целта за време на репрограмирањето, што го влошува квалитетот на индуцираните плурипотентни матични клетки. Во споредба со OSKM (Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc) кои покажуваат абнормални шеми на втиснување и диференцијација, репрограмирањето на SKM (Sox2, Klf4 и c-Myc) создава индуцирани плурипотентни матични клетки со висок развоен потенцијал (скоро 20 пати повисок од оној на OSKM) еднакво на зародочни матични клетки, како што е определено со нивната способност да созваат глувци со целосно индуцирани плурипотентни матични клетки преку тетраплоидна комплементација на зародокот.

Важна предност на индуцираните плурипотентни матични клетки во однос на зародочната матична клетка е тоа што тие можат да бидат изведени од возрасни клетки, наместо од зародоци. Затоа, станува возможно да биде добиена индуцирана плурипотентна матична клетка од возрасни, па дури и од постари пациенти.

Репрограмирањето на соматските клетки во индуцираните плурипотентни матични клетки доведува до подмладување. Откриено е дека репрограмирањето води до издолжување на теломерите и последователно скратување по нивното диференцирање назад во деривати слични на фибробластите. Така, репрограмирањето води до обновување на должината на зародочните теломери, и оттука го зголемува потенцијалниот број на клеточни поделби инаку ограничен со Хејфликовата граница.

Меѓутоа, поради дисонанцата помеѓу подмладените клетки и околната ниша на постарите клетки на примачот, вбризгувањето во неговата сопствена индуцирана плурипотентна матична клетка обично води до имунолошки одговор, кој може да биде користен за медицински цели, или создавање тумори како тератом. Хипотезираната причина е тоа што некои клетки диференцирани од зародочни матични клетки и индуцирани плурипотентни матични клетки продолжуваат ин виво да синтетизираат зародочни белковински изоформи. Значи, имунолошкиот систем може да открие и нападне клетки кои не соработуваат правилно.

Мала молекула наречена MitoBloCK-6 може да ги принуди плурипотентните матични клетки да умрат со активирање на апоптоза (преку ослободување цитохром c преку надворешната мембрана на митохондријате) во човечките плурипотентни матични клетки, но не и во диференцираните клетки. Набргу по диференцијацијата, ќерките клетки станале отпорни на смрт. Кога MitoBloCK-6 бил воведен во диференцирани клеточни линии, клетките останале здрави. Било претпоставувано дека клучот за нивниот опстанок се должи на промените подложени на плурипотентните митохондрии на матични клетки во постапката на клеточна диференцијација. Оваа способност на MitoBloCK-6 да ги одвои плурипотентните и диференцираните клеточни линии има потенцијал да го намали ризикот од тератоми и други проблеми во регенеративната медицина.

Во 2012 година, биле идентификувани други мали молекули (одбирачки цитотоксични инхибитори на човечки плурипотентни матични клетки) кои спречиле човечките плурипотентни матични клетки да создаваат тератоми кај глувците. Најмоќното и одбирачко соединение од нив (PluriSin #1) ја инхибира стеароил-коА десатуразата (клучниот ензим во биосинтезата на олеинската киселина), што конечно резултира со апоптоза. Со помош на оваа молекула, недиференцираните клетки може одбрано да бидат отстранети од културата. Ефикасна стратегија за одбирачко елиминирање на плурипотентните клетки со потенцијал на тератом е целење кон плурипотентни антиапоптотични фактор(и) специфични за матични клетки (т.е. сурвивин или Bcl10). Еден третман со хемиски инхибитори на сурвивин (на пр., кверцетин или YM155) може да предизвика одбирачка и целосна клеточна смрт на недиференцирани човечки плурипотентни матични клетки и е тврдено дека е доволен за да се спречи создавањето тератома по пресадувањето. Сепак, малку е веројатно дека било каков вид на прелиминарно одобрение може да обезбеди повторно засадување на индуцирани плурипотентни матични клетки или зародочни матични клетки. По одбираното отстранување на плурипотентните клетки, тие повторно се појавуваат брзо со враќање на диференцираните клетки во матични клетки, што доведува до тумори. Ова може да се должи на нарушувањето на let-7 регулацијата на неговата цел Nr6a1 (исто така познат како јадрен фактор на зародишни клетки), зародочен транскрипциски репресор на плурипотентни гени што го регулира генското изразување кај возрасни фибробласти по загубата на микро РНК.

Создавањето тератоми од плурипотентни матични клетки може да биде предизвикано од ниската активност на ензимот PTEN, пријавено дека промовира преживување на мало население (0,1-5% од вкупната население) на високо туморогени, агресивни, зародочни ракови слични на тератомски клетки за време на диференцијацијата . Преживувањето на овие клетки кои започнуваат тератом е поврзано со неуспешна репресија на Nanog, како и со склоност кон зголемен метаболизам на гликоза и холестерол. Овие клетки кои започнуваат тератом, исто така, изразиле помал сооднос од p53/p21 во споредба со нетуморогени клетки. Во врска со горенаведените безбедносни проблеми, употребата на индуцирани плурипотентни матични клетки за клеточна терапија сè уште е ограничена. Сепак, тие можат да бидат користени за различни други цели, вклучувајќи моделирање на болеста, преглед (одбирање) на лекови и тестирање на токсичност на различни лекови.
мини|343x343пкс| Модулатори на мали молекули на судбината на матичните клетки.
Ткивото израснато од индуцирани плурипотентни матични клетки, сместено во „химерските“ зародоци во раните фази на развојот на глушецот, практично не предизвикува имунолошки одговор (откако зародоците ќе пораснат во возрасни глувци) и се погодни за автологно пресадување. Во истото време, целосното репрограмирање на возрасни клетки ин виво во ткивата со минлива индукција на четирите фактори Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc кај глувците резултира со тератоми кои се појавуваат од повеќе органи. Понатаму, делумното репрограмирање на клетките кон плурипотенција ин виво кај глувците покажува дека нецелосното репрограмирање повлекува епигенетски промени (неуспешна репресија на целите на Polycomb и изменета метилација на ДНК) во клетките кои го поттикнуваат развојот на ракот. Сепак, голем број истражувачи подоцна успеале да спроведат циклично делумно репрограмирање ин виво преку изразување на Јаманаковите фактори за краток временски период без последователна канцерогенеза, со што делумно е подмладуван и го продолжува животниот век кај физиолошки старените глувци од див тип и прогероидни глувци. Со методата ин витро што користи малку подолги периоди на репрограмирање (за суштински подмладување) клетките привремено го губат својот клеточен идентитет но „повторно ја стекнуваат својата почетна соматска судбина кога факторите за репрограмирање ќе се повлечат“.
мини|216x216пкс| Клеточна култура пример на мала молекула како алатка наместо белковина. Во клеточна култура за да биде добиена панкреасна лоза од мезодермни матични клетки, сигналниот пат на ретиноична киселина мора да биде активирана додека патот на белковината „соничен еж“ е инхибирана, што може да биде направено со додавање на антитела против сузбивачка одземачка хибридизација во медиумот, заемнодејствувачката белковина соничен на еж или молекулата циклопамин.

 Хемиска индукција 

Со користење на само мали молекули, Денг Хонгкуи и неговите колеги покажале дека ендогени „главни гени“ се доволни за репрограмирање на судбината на клетките. Тие индуцирале плурипотентна состојба кај возрасни клетки од глувци користејќи седум соединенија со мали молекули. Ефективноста на методот е доста висока: тој можел да претвори 0,02% од клетките на возрасното ткиво во индуцираните плурипотентни матични клетки, што е споредливо со стапката на претворање на вметнување ген. Авторите забележуваат дека глувците створени од хемиски индуцирани плурипотентни матични клетки биле „100% остварливи и очигледно здрави до 6 месеци“. Значи, оваа стратегија за хемиско репрограмирање има потенцијална употреба во создавање функционални пожелни видови клетки за клинички примени.

Во 2015 година бил воспоставен силен систем за хемиско репрограмирање со принос до 1.000 пати поголем од оној на претходно пријавениот протокол. Така, хемиското репрограмирање станало ветувачки пристап за манипулирање со судбината на клетките.

 Разликување од индуциран тератом 
Фактот дека човечките индуцираните плурипотентни матични клетки се способни да образуваат тератоми не само кај луѓето, туку и кај некои животински тела, особено кај глувци или свињи, им овозможил на истражувачите да развијат метод за разликување на индуцирани плурипотентни матични клетки ин виво. За таа цел, индуцираните плурипотентни матични клетки со средство за поттикнување разликување во целните клетки, се вбризгувани во генетски изменета свиња или глушец што ја потиснала активацијата на имунолошкиот систем на човечките клетки. Создадениот тератом е отсечен и е користен за изолација на потребните диференцирани човечки клетки со помош на моноклонски антитела на ткивно специфични маркери на површината на овие клетки. Овој метод успешно е користен за создавање функционални миелоидни, еритроидни и лимфоидни човечки клетки погодни за пресадување (сепак само врз глувци). Глувците пресадени со човечки хематопоетски клетки добиени од тератом на индуцирани плурипотентни матични клетки, произведувале човечки Б и Т-клетки способни за функционални имунолошки реакции. Овие резултати нудат надеж дека ин виво генерирањето на клетки приспособени за пациенти е изводливо, обезбедувајќи материјали кои би можеле да бидат корисни за пресадување, создавање човечки антитела и примени за преглед за лекови. Со користење на MitoBloCK-6 и/или PluriSin # 1, диференцираните прогениторни клетки може дополнително да бидат прочистени од плурипотентни клетки кои образуваат тератом. Фактот дека разликувањето е одвивано дури и во нишата на тератомот, дава надеж дека добиените клетки се доволно стабилни за стимули кои можат да предизвикаат нивен преод назад во дедиференцираната (плурипотентна) состојба и затоа се безбедни. Сличен ин виво систем за диференцијација, кој дава пресадени хематопоетски матични клетки од глушец и човечки индуцирани плурипотентни матични клетки кај животни кои носат тератом во комбинација со маневар за олеснување на хематопоезата, бил опишан од Сузуки и колегите. Тие забележале дека ниту леукемија ниту тумори не биле забележани кај примателите по интравенска инјекција на хематопоетски матични клетки добиени од индуцирани плурипотентни матични клетки во озрачени примачи. Покрај тоа, оваа инјекција резултирала со повеќеслојна и долгорочна реконституција на хематолимфопоетскиот систем во низни преноси. Ваквиот систем обезбедува корисна алатка за практична примена на индуцирани плурипотентни матични клетки во третманот на хематолошки и имунолошки заболувања.

За понатамошен развој на овој метод, животните (како што се глувците) во кои е одгледува накалемениот материјал од човечки клетки мора да имаат изменет геном така што сите негови клетки изразуваат и имаат човечки сигнално регулаторна белковина алфа на неговата површина. За да биде спречено отфрлање по пресадувањето во пациентот на алоген орган или ткиво, ин виво израснато од плурипотентни матични клетки кај животното, овие клетки треба да изразат две молекули: CTLA4-Ig, што ги нарушува костимулативните патишта на Т-клетките и PD-L1, што го активира инхибиторниот пат на Т-клетките.

Поврзано: .

 Разликувани видови клетки 

 Ретински клетки 
Во блиска иднина, ќе започнат клиничките испитувања дизајнирани да ја покажат безбедноста на употребата на индуцирани плурипотентни матични клетки за клеточна терапија врз луѓе со макуларна дегенерација поврзана со возраста, болест што предизвикува слепило преку оштетување на мрежницата. Постојат неколку статии кои ги опишуваат методите за производство на ретински клетки од индуцирани плурипотентни матични клетки и како да бидат користени за клеточна терапија. Извештаите за пресадување на пигментиран епител од мрежницата добиен од индуцирани плурипотентни матични клетки, покажале засилени видно водени однесувања на опитни животни, 6 недели по пресадувањето. Сепак, клиничките испитувања биле успешни: на десет пациенти со ретинитис пигментоза им бил обновен видот, вклучително и една жена на која и останаа само 17 отсто од видот.

 Епителни клетки на белите дробови и дишните патишта 
Хроничните белодробни заболувања, како што се идиопатска белодробна фиброза и цистична фиброза или хронична опструктивна белодробна болест и астма, се водечки причини за болезливост и смртност во светот, со значителен човечки, општествен и финансиски товар. Затоа, постои итна потреба за ефикасна клеточна терапија и инженерство на ткивото на белите дробови. Биле развиени неколку протоколи за создавање на повеќето видови клетки на дишниот систем, што може да биде корисно за добивање терапевтски клетки специфични за пациентот.

 Размнувачки клетки 
Некои линии на индуцирани плурипотентни матични клетки имаат потенцијал да се раздвојуваат во машки зародишни клетки и клетки слични на ооцити во соодветна ниша (со одгледување во медиум за диференцијација на ретиноична киселина и свинска фоликуларна течност или пресадување на семенооблични тубули). Покрај тоа, пресадувањето на индуцирани плурипотентни матични клетки придонесува за поправка на тестисот на неплодните глувци, демонстрирајќи го потенцијалот на деривација на гамети од индуцирани плурипотентни матични клетки кои се ин виво и ин витро.

 Индуцирани прогениторни матични клетки 

 Директна трансдиференцијација 
Ризикот од рак и тумори создава потреба да бидат развиени методи за побезбедни клеточни линии погодни за клиничка употреба. Алтернативен пристап е таканареченото „директно репрограмирање“ – трансдиференцијација на клетките без да биде поминато низ плурипотентната состојба. Основата за овој пристап била дека 5-азацитидин - реагенс за деметилација на ДНК - може да предизвика создавање клонови на миогени, хондрогени и адипогени во бесмртна клеточна линија на зародочни фибробласти на глушец и дека активирањето на еден ген, подоцна именуван како MyoD1, е доволен за такво репрограмирање. Во споредба со индуцираните плурипотентни матични клетки чие репрограмирање бара најмалку две недели, создавањето индуцирани прогениторни клетки понекогаш се случува во рок од неколку дена и ефикасноста на репрограмирањето е обично многу пати поголема. Ова репрограмирање не бара секогаш делба на клетките. Клетките кои произлегуваат од таквото репрограмирање се посоодветни за клеточна терапија бидејќи не образуваат тератоми. На пример, Чандракантан и колегите, и Пиманда го опишуваат создавањето на ткиворегенеративни мултипотентни матични клетки со минливо третирање на зрелите коски и масни клетки со фактор на раст (фактор на раст добиен од тромбоцити -AB (PDGF-AB)) и 5-азацитидин. Овие автори наведуваат дека „За разлика од првичните мезенхимски матични клетки, кои се користени со малку објективни докази во клиничката пракса за промовирање на поправка на ткивото, индуцираните мултипотентни матични клетки директно придонесуваат за регенерација ин виво на ткивото на начин зависен од контекстот без создавање тумори“ и на тој начин „има значајни опсег за примена во регенерација на ткивата“.Scientists develop 'game changing' stem cell repair system. Stem Cells PortalCould this new stem cell become the game changer for regenerative treatments? . Irish Examiner

 Трансдиференцијација на еднотранскрипциски фактор 
Првично, само раните зародочни клетки можеле да бидат натерани да го променат нивниот идентитет. Зрелите клетки се отпорни на промена на нивниот идентитет откако ќе се обврзат на одреден вид. Сепак, краткото изразување на еднотранскрипциски фактор, факторот ELT-7 GATA, може да го претвори идентитетот на целосно диференцирани, специјализирани не-ендодермни клетки на голтникот во целосно диференцирани цревни клетки кај непроменети ларви и возрасните кружни црви Caenorhabditis elegans без потреба за дедиференциран посредник.

 Трансдиференцијација со активатор посредуван од групираните редовно меѓупросторни кратки палиндромски повторувања 
Судбината на клетката може ефикасно да биде манипулирана со уредување на епигеномот, особено преку директно активирање на специфично ендогено генско изразување со активатор посредуван од групираните редовно меѓупросторни кратки палиндромски повторувања. Кога dCas9 (кој е изменуван така што повеќе не ја сече ДНК, но сепак може да биде воден до одредени низи и да биде врзан за нив) се комбинира со активатори на транскрипција, може прецизно да манипулира со изразување на ендогени гени. Користејќи го овој метод, Веј и колегите, го подобриле изрзувањето на ендогени Cdx2 и Gata6 гени со активатори посредувани со групираните редовно меѓупросторни кратки палиндромски повторувања, со што директно ги претворувал зародочните матични клетки на глушецот во две екстразародочни лози, т.е. вообичаени трофобластни матични клетки и екстразародочни ендодермни клетки. Аналоген пристап бил искористен за да биде поттикнато активирање на ендогените Brn2, Ascl1 и Myt1l гени за претворањето на зародочни фибробласти на глушец во индуцирани невронски клетки. Така, транскрипциското активирање и епигенетското ремоделирање на ендогени главни транскрипциски фактори се доволни за претворање помеѓу видовите клетки. Брзото и одржливо активирање на ендогени гени во нивниот мајчин хроматински контекст со овој пристап може да го олесни репрограмирањето со минливи методи кои избегнуваат геномска вклученост и обезбедува нова стратегија за надминување на епигенетските пречки за спецификацијата на судбината на клетките.

 Регенерација на моделирање на фазни постапки 
Друг начин на репрограмирање е симулација на постапки кои се случуваат при регенерација на екстремитетите на водоземците. Кај опашкарите, раниот чекор во регенерацијата на екстремитетите е дедиференцијација на скелетните мускулни влакна во целулат кој се размножува во ткиво на екстремитетите. Сепак, секвенцијален мал молекуларен третман на мускулното влакно со миосеверин, реверсин (инхибитор на аурора Б киназа) и некои други хемикалии (БИО (инхибитор на гликоген синтаза-3 киназа), лизофосфатидна киселина (плеиотропен активатор на рецепторите поврзани со Г-белковина), SB203580 (инхибитор на p38 митогенско активирана белковина киназа) или SQ22536 (инхибитор на аденилна циклаза)) предизвикува создавање нови видови мускулни клетки, како и други видови клетки како што се прекурсори на клетките на маснотиите, коските и нервниот систем.

 Трансдиференцијација заснована на антитела 
Истражувачите открија дека антителото што имитира фактор за стимулирање на гранулоцитната колонија може да активира рецептор за стимулирање на растот на клетките на коскената срцевина на начин што ги индуцира матичните клетки на коскената срцевина кои вообичаено се развиваат во бели крвни клетки да станат нервни прогениторни клетки. Техниката им овозможува на истражувачите да пребаруваат големи библиотеки на антитела и брзо да ги изберат оние со посакуваниот биолошки ефект.

 Репрограмирање од бактерии 
Човечкиот гастроинтестинален тракт е колонизиран од огромна заедница на симбионти и комензали. Истражувачите го демонстрираат феноменот на репрограмирање на соматските клетки од бактерии и создавање повеќепотенцијални клетки од возрасни човечки дермални фибробластни клетки со вклучување на бактерии на млечна киселина Оваа клеточна трансдиференцијација е предизвикана од рибозомите и „може да се појави преку бактерии дарители кои се голтани и се варени од клетки домаќини, кои можат да предизвикаат рибозомен стрес и да ја стимулираат пластичноста на клеточниот развој“.

 Условно репрограмирани клетки 
Шлегел и Лиу покажале дека комбинацијата на хранителски клетки и инхибитор на Rho киназа (Y-27632) предизвикува нормални и туморски епителни клетки од многу ткива да се размножуваат на неодредено време ин витро.Wu, X., Wang, S., Li, M., Li, J., Shen, J., Zhao, Y., ... & Wu, X. (2020). Conditional reprogramming: next generation cell culture. Acta Pharmaceutica Sinica B, 10(8), 1360-1381.    Оваа постапка се случува без потреба од трансдукција на егзогени вирусни или клеточни гени. Овие клетки се наречени „условно репрограмирани клетки“. Индукцијата на условно репрограмираните клетки е брза и е резултат на репрограмирање на целата клеточно население. Условно репрограмираните клетки не изразуваат високи нивоа на белковини карактеристични за индуцираните плурипотентни матични клетки или ембрионски матични клетки (на пример, Sox2, Oct4, Nanog или Klf4). Оваа индукција на условно репрограмираните клетки е повратна и отстранувањето на Y-27632 и хранителите им овозможува на клетките нормално да се разликуваат. Технологијата со условно репрограмираните клетки може да создава 2 клетки за 5 до 6 дена од иглена биопсија и може да создава култури од криозачувано ткиво и од помалку од четири остварливи клетки. Условно репрограмираните клетки задржуваат нормален кариотип и остануваат нетуморогени. Оваа техника, исто така, ефикасно воспоставува клеточни култури од човечки и глодарско тумори.

Способноста за брзо генерирање на многу туморски клетки од мали примероци од биопсија и замрзнато ткиво обезбедува значителни можности за клеточна дијагностика и терапевтика (вклучувајќи и тестирање на хемосензитивност) и во голема мера ја проширува вредноста на биобанкарството.Li, D., Thomas, C., Shrivastava, N., Gersten, A., Gadsden, N., Schlecht, N., ... & Ow, T. J. (2023). Establishment of a diverse head and neck squamous cancer cell bank using conditional reprogramming culture methods. Journal of Medical Virology, 95(2), e28388.   (available on 2024-02-01)  Користејќи  технологија со условно репрограмираните клетки, истражувачите успеале да идентификуваат ефикасна терапија за пациент со редок вид тумор на белите дробови. Групата на Енглеман опишува фармакогеномска платформа која го олеснува брзото откривање на комбинации на лекови кои можат да го надминат отпорот користејќи систем со условно репрограмираните клетки. Дополнително, методот на условно репрограмираните клетки овозможува екс виво генетска манипулација на епителните клетки и нивна ин виво последователна евалуација кај истиот домаќин. Додека првичните студии откриле дека заемното одгледување на епителните клетки со швајцарските 3T3 клетки J2 е од суштинско значење за индукција на условно репрограмираните клетки, со трансвелни плочи за култура, физичкиот допир помеѓу хранителите и епителните клетки не е потребен за индуцирање на условно репрограмираните клетки, и уште поважно, зрачење на хранителите клетки е потребно за оваа индукција. Во согласност со опитите со трансбулари, условениот медиум индуцира и одржува условно репрограмирани клетки, што е придружено со истовремено зголемување на активноста на клеточната теломераза. Активноста на условениот медиум е директно во корелација со апоптозата на хранителите-клетки индуцирана од зрачење. Така, условното репрограмирање на епителните клетки е посредувано од комбинација на Y-27632 и растворливи фактор(и) ослободени од апоптотичните хранители-клетки.

Ригел и колегите демонстрирале дека глувчешките зародочни клетки, изолирани од нормални млечни жлезди или индуцирани од глувчешки туморски вирус на млечни жлезди и белковината neu, може да бидат одгледувани на неодредено време како условно репрограмирани клетки. Маркерите поврзани со прогениторската површина на клетката брзо се индуцирани кај нормалните глувчешко зародочни и условно репрограмирани клетки во однос на глувчешко зародочните клетки. Сепак, изразувањето на одредени групи на потнаселение на млечни прогенитори, како што е CD49f+ ESA+ CD44+, значително опаѓа во подоцнежните пасуси. Како и да е, глувчешко зародочни и условно репрограмирани клетки одгледувани во тродимензионална екстрацелуларна матрица довеле до млечни ацинарни структури. Глувчешко зародочните и условно репрограмирани клетки изолирани од глувчешки туморски вирус на млечни жлезди и белковината neu изразуваат високи нивоа на HER2/neu, како и клеточни маркери кои започнуваат тумор, како што се CD44+, CD49f+ и ESA+ (EpCam). Овие модели на изразување се одржуваат во подоцнежните пасуси на КПД. Раните и доцните премини глувчешко зародочни и условно репрограмирани клетки од туморите на глувчешкиот туморски вирус на млечни жлезди-Neu кои биле засадени во млечните масни внесови на сингенски или голи глувци развиле васкуларни тумори кои метастазирале во рок од 6 недели од пресадувањето. Поважно, хистопатологијата на овие тумори не се разликува од онаа на родителските тумори кои се развиваат кај глувчешкиот туморски вирус на млечни жлезди-Neu. Примената на системот со условно репрограмирани клетки на епителните клетки на глувчешката млечна жлезда обезбедува привлечен модел систем за проучување на генетиката и фенотипот на нормалниот и преобразен глувчешки епител во дефинирана средина за култура и за ин виво студии за пресадување.

Различен пристап кон условно репрограмираните клетки е да биде инхибиран CD47 - мембранска белковина која е рецептор на тромбоспондин-1. Губењето на CD47 дозволува постојана пролиферација на првичните ендотелни клетки на глушецот, ја зголемува несиметричната поделба и им овозможува на овие клетки спонтано да се репрограмираат за да образуваат мултипотентни кластери слични на ембриоидно тело. Соборувањето на CD47 акутно ги зголемува нивоата на информациска РНК на c-Myc и други фактори на ин виво и ин витро транскрипција на матични клетки во клетките. Тромбоспондин-1 е клучен сигнал во животната средина, кој го инхибира самообновувањето на матичните клетки преку CD47. Така, противниците на CD47 овозможуваат самообновување и репрограмирање на клетките со надминување на негативната регулација на c-Myc и другите фактори на транскрипција на матични клетки. Ин виво блокадата на CD47 со користење на противсмислено морфолино го зголемува преживувањето на глувците изложени на смртоносно зрачење на целото тело поради зголемениот пролиферативен капацитет на клетките добиени од коскената срцевина и радиозаштитата на радиочувствителните гастроинтестинални ткива.

 Засилувачи специфични за лозата 
Диференцираните макрофаги можат да бидат самообновувани во ткивата и да бидат проширени долгорочно во културата. Под одредени услови, макрофагите може да бидат поделени без да ги изгубат особини што ги стекнале додека се специјализирале за имунолошки клетки - што обично не е можно со диференцирани клетки. Макрофагите го постигнуваат ова со активирање на генска мрежа слична на онаа што се наоѓа во зародочни матични клетки. Едноклеточната анализа открила дека, ин виво, макрофагите кои се размножуваат може да го потиснат репертоарот на подобрувачи специфични за макрофагите поврзани со генската мрежа која го контролира самообновувањето. Ова било настанато кога концентрациите на два фактори на транскрипција наречени MafB и c-Maf биле природно ниски или беа инхибирани за кратко време. Генетските манипулации кои ги исклучиле MafB и c-Maf во макрофагите предизвикаа клетките да започнат програма за самообновување. Сличната мрежа, исто така, го контролира самообновувањето на зародочните матични клетки, но е поврзана со различни засилувачи специфични за зародочните матични клетки.

Оттука, макрофагите изолирани од глувците со двоен недостиг на MafB- и c-Maf се делат на неодредено време; самообновувањето зависи од c-Myc и Klf4.

 Индиректно претворање на лоза 
Индиректното претворање на лозата е методологија на репрограмирање во која соматските клетки преминуваат низ пластична средна состојба на делумно репрограмирани клетки (прединдуцирани плурипотентни матични клетки), индуцирана со кратка изложеност на фактори за репрограмирање, проследена со диференцијација во посебно развиена хемиска средина (вештачка ниша).

Овој метод може да биде и поефикасен и побезбеден, бидејќи се чини дека не предизвикува тумори или други непожелни генетски промени и резултира со многу поголем принос од другите методи. Сепак, безбедноста на овие клетки останува сомнителна. Бидејќи конверзијата на лозата од прединдуцираната плурипотентна матична клетка се потпира на употребата на условите за репрограмирање на индуцираната плурипотентна матична клетка, дел од клетките би можеле да стекнат плурипотентни својства ако не ја запрат ин витро постапката на дедиференцијација или поради понатамошна ин виво дедиференцијација.

 Гликобелковина на надворешната мембрана 
Заедничка особина на плурипотентните матични клетки е специфичната природа на белковинскатагликозилација на нивната надворешна мембрана. Тоа ги разликува од повеќето неплурипотентни клетки, иако не и од белите крвни зрнца. Гликаните на површината на матичните клетки брзо реагираат на промените во клеточната состојба и сигнализацијата и затоа се идеални за идентификување дури и мали промени во клеточните групи на население. Многу маркери на матични клетки се засноваат на гликански епитопи на клеточната површина, вклучувајќи ги широко користените маркери SSEA-3, SSEA-4, Tra 1-60 и Tra 1-81. Суила Хели и колегите шпекулираат дека во човечките матични клетки, екстрацелуларниот O-GlcNAc и екстрацелуларниот O-LacNAc играат клучна улога во финото прилагодување на сигналниот пат Notch - високо зачуван клеточен сигнален систем кој ја регулира спецификацијата на клеточната судбина, диференцијацијата, несиметријата лево кон десно, апоптоза, сомитогенеза и ангиогенеза и игра клучна улога во пролиферацијата на матичните клетки (прегледана од Пердигот и Бардин и Џафар-Неџад и колегите)

Промените во белковинската гликозилација на надворешната мембрана се маркери на клеточните состојби поврзани на некој начин со плурипотенција и диференцијација. Промената на гликозилацијата очигледно не е само резултат на започнувањето на генското изразување, туку делува и како важен генски регулатор вклучен во стекнувањето и одржувањето на недиференцираната состојба.

На пример, активирањето на гликобелковината ACA, што го поврзува гликозилфосфатидилинозитолот на површината на прогениторните клетки во човечката странична крв, предизвикува зголемено изразување на гените Wnt, Notch-1, BMI1 и HOXB4 преку сигнална каскада PI3K / PTENT и промовира образување на самообновувачко население на хематопоетски матични клетки.

Понатаму, дедиференцијацијата на прогениторните клетки индуцирана од сигналниот пат зависна од ACA води до плурипотентни матични клетки индуцирани од ACA, способни да се раздвојуваат ин витро во клетки од сите три зародишни слоеви. Студијата за способноста на лектините да одржуваат култура на плурипотентни човечки матични клетки, довела до откривање на лектинот Erythrina crista-galli, кој може да послужи како едноставна и високо ефективна матрица за одгледување на човечки плурипотентни матични клетки.

 Репрограмирање со протеогликан 
Алтернативна стратегија за претворање на соматските клетки во плурипотентни состојби може да биде постојана стимулација на фибробластите од еден протеогликан со екстрацелуларна матрица, фибромодулин. Таквите клетки покажуваат способност за регенерација на скелетните мускули со значително помал ризик од тумори во споредба со индуцираните плурипотентни матични клетки.Yang, P., Li, C., Lee, M., Marzvanyan, A., Zhao, Z. H., Ting, K., ... & Zheng, Z. (2020). Photopolymerizable hydrogel encapsulated fibromodulin-reprogrammed cells for muscle regeneration. Tissue engineering. Part A. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2020.0026 Намалената туморогеност на таквите клетки е поврзана со надрегулацијата на CDKN2B за време на постапката на репрограмирање на рекомбинантниот човечки фибромодулин.

 Репрограмирање преку физички пристап 
Белковината за клеточна адхезија во Е-кадерин е незаменлива за робустен плурипотентни фенотип. За време на репрограмирањето за создавање индуцирани плурипотентни матични клетки, N-кадеринот може да ја замени функцијата на E-кадеринот. Овие функции на кадерините не се директно поврзани со адхезијата бидејќи морфологијата на сферата помага да биде одржано „стеблото“ на матичните клетки. Згора на тоа, образувањето на сфера, поради принуден раст на клетките на ниска прицврстена површина, понекогаш предизвикува репрограмирање. На пример, нервните прогениторни клетки може да бидат создавани од фибробластите директно преку физички пристап без воведување егзогени фактори за репрограмирање.

Физичките знаци, во облик на напоредни микрожлебови на површината на клеточно-лепливите супстрати, можат да ги заменат ефектите на епигенетските изменувачи со мали молекули и значително да ја подобрат ефикасноста на репрограмирањето. Механизмот се потпира на механомодулацијата на епигенетската состојба на клетките. Поточно, „намалената активност на хистонска деацетилаза и регулацијата на изразот на доменот на повторување на WD 5 (WDR5) – подединица на H3 метилтранфераза – со микрожлебни површини доведува до зголемена ацетилација и метилација на хистон H3“. Нанофиброзните скелиња со усогласена ориентација на влакна произведуваат ефекти слични на оние произведени од микрожлебови, што наведува дека промените во клеточната морфологија може да бидат одговорни за модулација на епигенетската состојба.
алт=A|мини| Улога на клеточните адхезии во нервниот развој. Сликата е дадена од страна на википедискиот корисник JWSchmidt под лиценцата за бесплатна документација GNU.
Ригидноста на подлогата е важен биофизички знак што влијае на нервната индукција и спецификацијата на подвидот. На пример, меките супстрати промовираат невроепително претворање додека ја инхибираат диференцијацијата на нервниот врв на човечките зародочни матични клетки на начин зависен од коскената морфогенетска белковина 4. Механистичките студии откриле повеќенасочна механотрансдуктивна постапка кој вклучува механосензитивна фосфорилација на белковината Smad и нуклеоцитоплазматско префрлање, регулирани со активностите на патот Hippo/белковината YAP зависни од ригидноста и интегритетот и контрактилноста на цитоскелетот на актомиозинот.

Глувчешките зародочни матични клетки се подложени на самообновување во присуство на цитокинскиот инхибиторен фактор на леукемија. По повлекувањето на инхибиторниот фактор на леукемија, глувчешките зародочни матични клетки се диференцираат, придружени со зголемување на адхезијата на клетката-супстрат и клеточното ширење. Ограниченото ширење на клетките во отсуство на инхибиторниот фактор на леукемија или со одгледување на глувчешките зародочни матични клетки на хемиски дефинирани, слабо адхезивни биосупстрати, или со манипулирање со цитоскелетот, им овозможило на клетките да останат во недиференцирана и плурипотентна состојба. Ефектот на ограниченото клеточно ширење на самообновувањето на глувчешката зародочна матична клетка не е посредувано од зголемена меѓуклеточна адхезија, бидејќи инхибицијата на адхезијата на глувчешката зародочна матична клетка со користење на функција што блокира антитела на Е-кадерин или малата интерфериска РНК не промовира диференцијација. Биле опишани можните механизми за предодредување на судбината на матичните клетки со физички заемодејства со екстрацелуларната матрица.

Развиен е нов метод кој ги претвора клетките во матични клетки побрзо и поефикасно со нивно „стискање“ со помош на вкочанетоста и густината на околниот гел во тридимензионална микросредина. Техниката може да се примени на голем број клетки за создавање матични клетки за медицински цели на индустриско ниво.

Клетките вклучени во постапката на репрограмирање морфолошки се менувани како што продолжува постапката. Ова резултира со физички разлики во адхезивните сили меѓу клетките. Суштинските разлики во „адхезивниот потпис“ помеѓу плурипотентните матични клетки, делумно репрограмираните клетки, раздвоеното потомство и соматските клетки овозможиле развој на постапката на одделување за изолација на плурипотентни матични клетки во микрофлуидни уреди, што е:

 брзо (одвојувањето трае помалку од 10 минути);
 ефикасно (одвојувањето резултира со повеќе од 95 проценти чиста култура на индуцирана плурипотентна матична клетка);
 безопасно (стапката на преживување на клетките е поголема од 80 проценти и добиените клетки ги задржуваат нормалните транскрипциски профили, потенцијалот за диференцијација и кариотипот).

Матичните клетки поседуваат механичко памтење (тие се сеќаваат на минатите физички сигнали) - со факторите на сигналниот пат Hippo: белковината YAP и транскрипциски соактиватор со PDZ-врзувачки домен кој делува како интрацелуларен механички реостат - кој складира информации од минатите физички средини и влијае на судбината на клетките.

 Неврвни матични клетки 
Мозочниот удар и многу невродегенеративни нарушувања, како што се Паркинсоновата болест, Алцхајмеровата болест и амиотрофичната латерална склероза, имаат потреба од терапии за замена на клетките. Успешната употреба на претворените нервни клетки во пресадувањата, отвора нов пат за лекување на такви болести. Сепак, индуцираните неврони директно претворени од фибробластите се крајно посветени и покажуваат многу ограничена пролиферативна способност што можеби нема да обезбеди доволно автологни дарителски клетки за пресадување. Нервните матични клетки кои се индуцирани со самообновување обезбедуваат дополнителни предности во однос на индуцираните неврони и за основните истражувања и за клиничките примени.

На пример, под специфични услови на раст, фибробластите на глушецот може да бидат репрограмирани со еден фактор, Sox2, за да создадат нервни матични клетки кои се индуцирани со самообновување кои се самообновуваат во културата и по пресадувањето и можат да преживеат и да бидат вклучени без да создаваат тумори во мозокот на глувците. Нервните матични клетки кои се индуцирани со самообновување може да бидат изведени од возрасни човечки фибробласти со невирусни техники, со што е нуден безбеден метод за автологно пресадување или за развој на модели на болести засновани на клетки.

Хемиските индуцирани нервни прогениторни клетки може да бидат создавани од фибробласти на врвот на опашката на глушецот и човечки уринарни соматски клетки без воведување егзогени фактори, но - преку хемиска мешавина, имено VCR (V, VPA, инхибитор на хистонските деацетилази; C, CHIR992; C, CHIR992). инхибитор на GSK-3 кинази и R, RepSox, инхибитор на TGF бета сигналните патишта), под физиолошка хипоксична состојба. Алтернативни мешавини со инхибитори на хистонска деацетилација, гликоген синтазна киназа и TGF-β патишта (каде што: натриум бутират или трихостатин А би можеле да го заменат VPA, литиум хлорид или литиум карбонат (Li2CO3CHIR) или 992. Repsox може да биде заменет со SB-431542 или траниласт) покажуваат слични ефекти за индукција на Нервните хемиски индуцирани прогениторни клетки. Жанг, и сор.,, исто така, известуваат за високо ефикасно репрограмирање на фибробластите на глушецот во хемиските индуцирани нервни прогениторни клетки со користење на мешавина од девет компоненти.

Опишани се повеќе методи за директна преобразва на соматските клетки во индуцирани нервни матични клетки.

Опитите со доказ за начелото покажуваат дека е можно пресадени човечки фибробласти и човечки астроцити директно во мозокот кои се изградени да изразуваат индуцирани облици на гени за репрограмирање на нервите, во неврони, кога гените за репрограмирање (Ascl1, Brn2a и Myt1l) се активирани по пресадувањето со користење лек.

Астроцитите - најчестите невроглиски мозочни клетки, кои придонесуваат за образување на лузни како одговор на повреда - може директно да бидат репрограмирани ин виво за да станат функционални неврони кои образуваат мрежи кај глувците без потреба од пресадување на клетки. Истражувачите ги следеле глувците речиси една година за да бараат знаци за образување тумор и пријавиле дека не нашле никакви. Истите истражувачи ги претвориле астроцитите кои образуваат лузни во прогениторни клетки, наречени невробласти, кои се регенерирани во неврони во повредениот 'рбетен мозок на возрасна единка.

 Претходници клетки на олигодендроцитите 
Без миелинот да ги изолира невроните, нервните сигнали брзо ја губат моќта. Болестите кои го напаѓаат миелинот, како што е мултипла склероза, резултираат со нервни сигнали кои не можат да се пропагираат до нервните завршетоци и како последица доведуваат до когнитивни, моторни и сетилни проблеми. Пресадување на претходници клетки на олигодендроцитите, кои можат успешно да создадат миелински обвивки околу нервните клетки, е ветувачки потенцијален терапевтски одговор. Директната претворање на лоза на фибробластите на глувци и стаорци во олигодендроглиски клетки обезбедува потенцијален извор на претходниците клетки на олигодендроцитите. Претворање со присилно изразување на осумте или на трите фактори на транскрипција Sox10, Olig2 и Zfp536, може да обезбеди такви клетки.

 Кардиомиоцити 
Ин виво терапиите засновани на клетки може да обезбедат трансформативен пристап за зголемување на васкуларниот и мускулниот раст и за спречување на образување на неконтрактилни лузни со доставување на фактори на транскрипција или микро РНК до срцето. Срцевите фибробласти, кои претставуваат 50% од клетките во срцето на цицачите, може да бидат ин виво репрограмирани во клетки слични на кардиомиоцитите со месна испорака на фактори на транскрипција на срцевото јадро (GATA4, MEF2C, TBX5 и за подобрено репрограмирање плус ESRRG, MESP1, Myocard ZFPM2) по коронарна лигатура. Овие резултати вмешале терапии кои директно може на ново да го мускулализираат срцето без пресадување клетки. Сепак, било покажано дека ефикасноста на таквото репрограмирање е многу ниска и фенотипот на добиените клетки слични на кардиомиоцитите не наликува на оние на зрели нормални кардиомиоцити. Понатаму, пресадувањето на фактори на срцева транскрипција во повредени срца на глувци резултирало со слабо клеточно преживување и минимално изразување на срцевите гени.

Во меѓувреме, бил сторен напредок во методите за ин витро добивање срцеви миоцити. Ефикасната срцева диференцијација на човечките индуцирани плурипотентни матични клетки довела до прогенитори кои биле задржани во инфарктирани срца на стаорци и намалено ремоделирање на срцето по исхемично оштетување.

Група научници, предводен од Шенг Динг, користел мешавина од девет хемикалии (9C) за трансдиференцијација на клетките на човечката кожа во срцеви клетки кои чукаат. Со овој метод, повеќе од 97% од клетките почнале да чукаат, особина на целосно развиените, здрави срцеви клетки. Хемиски индуцираните клетки слични на кардиомиоцити рамномерно се контрахираат и личеле на човечки кардиомиоцити во нивните транскриптоми, епигенетски и електрофизиолошки својства. Кога биле пресадувани во инфарктни срца на глувци, фибробластите третирани со 9C ефикасно биле претворени во хемиски индуцираните кардиомицити и биле развиени во клетки на срцевиот мускул со здрав изглед во органот. Овој пристап на хемиско репрограмирање, по понатамошна оптимизација, може да понуди лесен начин да бидат обезбедени знаците што го поттикнуваат срцевиот мускул да се регенерира месно.Scientists Turn Skin Cells into Heart Cells and Brain Cells Using Drugs. Gladstone Institutes. News Center

Во друга студија, исхемичната кардиомиопатија во моделот на инфаркт на глувци била насочена кон пресадување на индуцирани плурипотентни матични клетки. Ги синхронизирала неуспешните комори, нудејќи регенеративна стратегија за постигнување на ресинхронизација и заштита од декомпензација со помош на подобрена спроводливост и стегање на левата комора, намалени лузни и поништување на структурното ремоделирање. Еден протокол створил население до 98% кардиомиоцити од човечки плурипотентни матични клетки едноставно со модулирање на канонската сигналниот пат Wnt во дефинирани временски точки за време на диференцијацијата, користејќи лесно достапни соединенија на мали молекули.

Откривањето на механизмите кои го контролираат формирањето на кардиомиоцитите доведоа до развој на лекот ITD-1, кој ефикасно ја чисти клеточната површина од TGF-β рецепторот тип II и одбрано ја инхибира интрацелуларната TGF-β сигнализација. Така, одбирачки ја подобрува диференцијацијата на незафатениот мезодерм до кардиомиоцитите, но не и до васкуларните мазни мускули и ендотелијалните клетки.

Еден проект всадил децелуларизирани срца на глувци со човечки мултипотенцијални кардиоваскуларни прогениторни клетки добиени од индуцираните плурипотентни матични клетки. Воведените клетки се преселиле, се размножувале и на лице место се разединувале кон кардиомиоцити, мазни мускулни клетки и ендотелијални клетки за да ги реконструираат срцата. Покрај тоа, екстрацелуларната матрица на срцето (подлогата на срцевото скеле) им сигнализирала на човечките клетки да станат специјализирани клетки потребни за правилно функционирање на срцето. По 20 дена перфузија со фактори за раст, конструираните срцеви ткива почнаа повторно да чукаат и реагираа на лекови.

„На лице место“ репрограмирањето на срцевите фибробласти во индуцирани клетки слични на кардиомиоцити претставува ветувачка стратегија за срцева регенерација. Глувци изложени ин виво, на три фактори на срцева транскрипција GMT (Gata4, Mef2c, Tbx5) и малите молекули: SB-431542 (инхибитор на преобразувачкиот фактор на раст (TGF)-β) и XAV939 (инхибитор на WNT) 2 недели по миокарден инфаркт покажало значително подобрено репрограмирање (ефикасноста на репрограмирање била зголемена за осум пати) и срцевата функција во споредба со оние кои се изложени само на GMT.

Поврзано: прегледFunakoshi, S., Yoshida, Y. (2021). Recent progress of iPSC technology in cardiac diseases. Arch Toxicol 95, 3633–3650 

 Подмладување на мускулната матична клетка 
Постарите лица често со напредна мускулна слабост и регенеративен недостиг делумно поради зголемената активност на патот на киназа активирана од митоген p38α и p38β во старечки матични клетки на скелетните мускули. Подложувањето на таквите матични клетки на минлива инхибиција на p38α и p38β во врска со културата на меки хидрогелни супстрати брзо се проширува и ги подмладува што резултира со враќање на нивната сила.

Кај старите глувци, сателитските ќелии во мирување губат реверзибилна мирување со префрлање во неповратна состојба на предстареење, предизвикана од дерепресијата на p16 INK4a (исто така наречена Cdkn2a). При повреда, овие клетки не успеваат да бидат активирани и да бидат проширени, дури и во младешка средина. Стишувањето на p16INK4a во старечките сателитски клетки го обновува спокојството и регенеративните функции на мускулите.

Миогенските прогенитори за потенцијална употреба во моделирање на болести или терапии засновани на клетки кои целат кон скелетните мускули, исто така, може да бидат создадени директно од индуцирани плурипотентни матични клетки користејќи слободно лебдечка сферична култура во медиум за култура дополнет со високи концентрации (100 ng/ml) на фибробластниот фактор на раст-2 ( FGF-2 ) и епидермален фактор на раст.

 Хепатоцити 
За разлика од сегашните протоколи за добивање хепатоцити од човечки фибробласти, Саијонг Жу и колегите, во 2014 година, не создале индуцираните плурипотентни матични клетки, но, користејќи мали молекули, го скратиле репрограмирањето до плурипотенција за да создадат состојба на индуцирана мултипотентна прогениторна клетка од која ендодермните прогениторни клетки и последователно хепатоцитите (индуцирана мултипотентна прогениторна клетка-Heps) биле ефикасно диференцирани. По пресадување во слабо имунитетски глувчешки модел со заболен човечки црн дроб, индуцираната мултипотентна прогениторна клетка-Heps интензивно се размножувала и стекнала нивоа на функција на хепатоцитите слични на оние на човечките главни возрасни хепатоцити. Индуцираната мултипотентна прогениторна клетка-Heps не создала тумори, најверојатно затоа што тие никогаш не влегле во плурипотентна состојба.
мини|Цревна крипта - достапен и изобилен извор на цревни епителни клетки за претворање во клетки слични на β.
Овие резултати ја утврдуваат можноста за значајна повторно населување на црниот дроб кај глувците со човечки хепатоцити создадени ин витро, што ја отстранува долгогодишната препрека кон терапија со автологни црнодробни клетки.

Мешавина од мали молекули, Y-27632, A-83-01 (инхибитор на TGFβ киназа/активин рецептор како киназа (ALK5)) и CHIR99021 (моќен инхибитор на GSK-3 ), може ин витро да ги претвори зрелите хепатоцити на стаорци и глувци во пролиферативни бипотентни клетки - хемиски индуцирани прогенитори на црниот дроб.  Хемиски индуцираните прогенитори на црниот дроб може да се разединат и во зрели хепатоцити и во жолчни епителни клетки кои можат да образуваат функционални дуктални структури. Во долготрајна култура, Хемиски индуцираните прогенитори на црниот дроб не го изгубиле својот пролиферативен капацитет и нивната хепатална диференцирачка способност и можат повторно да го населат хронично повреденото ткиво на црниот дроб.

 Клетки што произведуваат инсулин 
Усложувањата на шеќерната болест како што се срцевите заболувања, ретинопатија, невропатија, нефропатија и странични циркулаторни заболувања зависат од нарушување на регулацијата на шеќерот поради недостаток на инсулин од бета клетките на панкреасот и може да бидат смртоносни доколку не се лекувани. Еден од ветувачките пристапи за разбирање и лекување на дијабетесот е да бидат користени плурипотентни матични клетки, вклучувајќи зародочни матични клетки и индуцирани плурипотентни матични клетки. За жал, човечките клетки добиени од плурипотентни матични клетки кои изразуваат инсулин, наликуваат на човечки фетални β-клетки наместо на возрасни β-клетки. За разлика од возрасните β-клетки, феталните β-клетки изгледаат функционално незрели, што е наведено со зголемена базалнo лачење на гликоза и недостаток на стимулација на гликоза и потврдено со секвенционирање на РНК од чии транскрипти.

Алтернативна стратегија е претворање на фибробластите кон различни ендодермни прогениторни клеточни групи на население и, користејќи мешавини од сигнални фактори, успешно разединување на овие ендодермни прогениторни клетки во функционални клетки налик на бета и ин витро и ин виво.

Прекумерното изразување на трите фактори на транскрипција, PDX1 (потребен за израснување на пупки во панкреасот и созревање на бета-клетките), NGN3 (потребен за создавање на ендокрини претходнички клетки) и комбинација со MAFA (за созревање на бета-клетките) (нареченo PNM) може да доведе до преобразба на некои видови клетки во состојба слична на бета-клетка. Пристапен и изобилен извор на функционални клетки кои произведуваат инсулин се цревата. Изразувањето на PMN кај човечките цревни „органоиди“ го стимулира претворањето на цревните епителни клетки во клетки слични на β, веројатно прифатливи за пресадување.

 Нефронски прогенитори 
Возрасните проксимални тубулни клетки биле директно транскрипциски репрограмирани на нефронските прогенитори на зародочниот бубрег, користејќи збир од шест гени на поучни фактори на транскрипција (SIX1, SIX2, OSR1, хомологот отсутен на око 1 (EYA1), Homeobox A11 (HOXA11) и S (SNAI2)) кои активирале гени во согласност со фенотипот на мезенхимски/нефронски прогенитор во клеточната линија на проксималната тубула кај возрасен. Создавањето такви клетки може да доведе до клеточни терапии за бубрежна болест кај возрасни. Зародочните бубрежни органоиди сместени во бубрезите на возрасни стаорци можат да подлежат на понатамошен развој и васкуларен развој.

 Клетки на крвните садови 
Како што стареат крвните садови, тие често стануваат абнормални во структурата и функцијата, а со тоа придонесуваат за бројни болести поврзани со возраста, вклучувајќи миокарден срцев удар, исхемичен мозочен удар и атеросклероза на артериите кои го снабдуваат срцето, мозокот и долните екстремитети. Значи, важна цел е да биде стимулиран васкуларниот раст за колатералната циркулација за да биде спречена егзацербација на овие болести. Индуцираните васкуларни прогениторни клетки се корисни за клеточна терапија дизајнирана да го стимулира коронарниот колатерален раст. Тие биле создадени со делумно репрограмирање на ендотелните клетки. Васкуларната посветеност на индуцираните васкуларни прогениторни клетки е поврзана со епигенетското памтење на ендотелните клетки, што ги создава како клеточни компоненти на растечките крвни садови. Тоа е причината зошто, кога индуцираните васкуларни прогениторни клетки биле всадени во миокардот, тие биле вградени во крвните садови и го зголемиле коронарниот колатерален проток подобро од индуцираните плурипотентни матични клетки, мезенхимските матични клетки или домашните ендотелни клетки.

Екс виво генетското изменување може да биде ефикасна стратегија за подобрување на функцијата на матичните клетки. На пример, клеточната терапија која користи генетското изменување со Pim-1 киназа (надолниот ефектор на Akt, кој позитивно ја регулира неоваскулогенезата) на клетките добиени од коскената срцевина или човечките срцеви прогениторни клетки, изолирани од неуспешниот миокарден резултира со издржливост на поправка, заедно со подобрување на функционалните параметри на хемодинамските перформанси на миокардот.

Матичните клетки извлечени од масното ткиво по липосукција може да бидат натерани да станат прогениторни мазни мускулни клетки кои се наоѓаат во артериите и вените.

Системот за дводимензионална култура на човечки индуцираните плурипотентни матични клетки во врска со избор на троен маркер ( CD34 (површинска гликофосфобелковина изразена на развојно рани задорочни фибробласти), NP1 (рецептор – невропилин 1) и KDR (рецептор што содржи домен за вметнување киназа)) за изолацијата на васкулогените претходник клетки од човечкиот индуцираните плурипотентни матични клетки, создал ендотелни клетки кои, по пресадувањето, ин виво образувал стабилни, функционални крвни садови кај глушецот, кои траеле 280 дена.

За лекување на срцев удар, важно е да биде спречено формирање на фиброзно ткиво со лузни. Ова може да биде постигнати ин виво со минлива примена на паракрини фактори кои го пренасочуваат придонесот на природните прогениторни матични клетки на срцето од ткивото на лузна во кардиоваскуларното ткиво. На пример, во модел на миокарден инфаркт на глушец, единечна интрамиокардна инјекција на човечка информациска РНК (VEGF-A modRNA) соваскуларен ендотелен фактор на раст А, изменета за да избега од нормалниот одбранбен систем на телото, резултира со долгорочно подобрување на функцијата на срцето поради мобилизација и пренасочување на епикардијалните прогениторни клетки кон видови кардиоваскуларни клетки.

 Крвни матични клетки 

 Црвени крвни клетки 
Трансфузијата на црвени крвни зрнца е неопходна за многу пациенти. Сепак, до денес снабдувањето со еритроцити останува лабилно. Покрај тоа, трансфузијата ризикува пренос на заразни болести. Голема понуда на безбедни еритроцити создадени ин витро ќе помогне да биде решено ова прашање. Екс виво создавањето еритроидни клетки може да обезбеди алтернативни производи за трансфузија за да ги задоволат сегашните и идните клинички барања. Црвените крвни зрнца создадени ин витро од мобилизирани позитивни клетки со CD34, имаат нормално преживување кога се трансфузирани во автологен примател. Црвените крвни зрнца створени ин витро содржат исклучиво фетусен хемоглобин, кој ја спасува функционалноста на овие еритроцити. Ин виво, промената на фетусниот на возрасен хемоглобин била забележана по инфузија на јадрениеритроидни претходници добиени од индуцираните плурипотентни матични клетки. Иако црвените крвни зрнца немаат јадра и затоа не можат да створат тумор, нивните непосредни претходници еритробласти имаат јадра. Терминалното созревање на еритробластите во функционални еритроцити бара сложена постапка ремоделирање кој завршува со истиснување на јадрото и образување на јадрен еритроцит. Репрограмирањето на клетките често ја нарушува енуклеацијата. Трансфузијата на ин витро создадени црвени крвни зрнца или еритробласти не штити доволно од создавање тумор.

Патот на рецепторот на арилни јаглеводороди (за која било покажано дека е вклучен во промовирањето на развојот на клетките на ракот) игра важна улога во нормалниот развој на крвните клетки. Активирањето на рецепторот на арилни јаглеводороди во човечките хематопоетски прогениторни клетки предизвикува невидено ширење на хематопоетските прогениторни клетки, клетки од мегакариоцитите и еритроидната лоза. Генот SH2B3 кодира негативен регулатор на сигнализацијата на цитокините и природно настанатите варијанти на губење на функцијата во овој ген ин виво го зголемуваат бројот на црвените крвни зрна. Целната сузбивање на SH2B3 во главните човечки хематопоетски матични и прогениторни клетки го подобрило созревањето и севкупниот принос на ин витро добиени еритроцити. Покрај тоа, исклучувањето на SH2B3 со геномското уредување на преку групираните редовно меѓупросторни кратки палиндромски повторувања /Cas9 во човечки плурипотентни матични клетки овозможило зголемено ширење на еритроидните клетки со зачувана диференцијација.
мини|Тромбоцитите екструдирани од мегакариоцити.

 Крвни плочки 
Крвните плочки помагаат во спречување на крвавење кај тромбоцитопенични пациенти и пациенти со тромбоцитемија. Значаен проблем за пациентите со мултитрансфузија е рефракторноста на трансфузија на крвни плочки. Така, способноста екс виво да бидат создавани тромбоцитни производи и тромбоцитни производи на кои им недостигаат човечки леукоцитни антигени во медиум без серум ќе има клиничка вредност. Механизмот заснован на мешање на РНК, користел лентивирусен вектор за изразување на краткофибно мешање на РНК, насочена кон транскриптите на β2-микроглобулин во CD34-позитивните клетки. Створените крвни плочки покажале намалување од 85% на човечките леукоцитни антигени од класа I. Овие тромбоцити се чини дека имаат нормална функција ин витро.

Една клинички применлива стратегија за деривација на функционални крвни плочки од човечки индуцираните плурипотентни матични клетки вклучува воспоставување на стабилни овековечени мегакариоцитни прогениторни клеточни линии преку прекумерно изразување на BMI1 и BCL-XL зависен од доксициклин. Добиените овековечени мегакариоцитни прогениторни клеточни линии може да се прошират во култура во подолги периоди (4-5 месеци), дури и по криозачувување. Запирањето на прекумерното изразување (со отстранување на доксициклин од медиумот) на c-MYC, BMI1 и BCL-XL во растечките овековечени мегакариоцитни прогениторни клеточни линии довело до производство на CD42b + крвни плочки со функционалност споредлива со онаа на домашните крвни плочки врз основа на низа анализи ин витро и ин виво. Томас и сор., опишуваат стратегија за напредно програмирање која се потпира на истовременото егзогено изразување на 3 фактори на транскрипција: GATA1, FLI1 и TAL1. Напред програмираните мегакариоцити се размножуваат и се разликуваат во културата неколку месеци со чистота на мегакариоцити над 90% достигнувајќи до 2x105 зрели мегакариоцити по влезна човечка плурипотентна матична клетка. Во текот на културата се создавани функционални крвни плочки што овозможуваат проспективно собирање на неколку единици за трансфузија од само еден милион почетни човечки плурипотентни матични клетки.

 Имуни клетки 
Посебен вид бели крвни клетки, познати како цитотоксични Т лимфоцити, се создавани од имунолошкиот систем и се способни да препознаат специфични маркери на површината на различни заразни или туморски клетки, предизвикувајќи ги да започнат напад за да ги убијат штетните клетките. Оттука, имунотерапијата со функционални антигенско специфични Т-клетки има потенцијал како терапевтска стратегија за борба против многу видови рак и вирусни инфекции. Сепак, изворите на клетките се ограничени, бидејќи тие се создавани во мал број природно и имаат краток животен век.

Потенцијално ефикасен пристап за создавање цитотоксични Т лимфоцити специфични за антиген е да бидат вратат зрелите имунолошки Т-клетки во индуцираните плурипотентни матични клетки, кои ин витро поседуваат неопределен пролиферативен капацитет и по нивното размножување да бидат наведени да се редиференцираат назад во Т-клетките.

Друг метод ги комбинира технологиите со индуцираните плурипотентни матични клетки и химерските антигенски рецептори за да создаваат човечки Т-клетки насочени кон CD19, антиген изразен од малигни B-клетки, во ткивна култура. Овој пристап на создавање терапевтски човечки Т-клетки може да биде корисен за имунотерапија на рак и други медицински примени.

Непроменливата клетка наречен природен убиец Т имаат голем клинички потенцијал како помошни средства за имунотерапија на ракот. Непроменливите природни убијци Т делуваат како вродени Т-лимфоцити и служат како мост помеѓу вродениот и стекнатиот имунолошки систем. Тие ги зголемуваат антитуморните реакции со производство на интерферон-гама. Пристапот на собирање, репрограмирање/дедиференцијација, повторна диференцијација и вбризгување е предложен за поврзан третман на туморот.

Дендритичните клетки се специјализирани да ги контролираат одговорите на Т-клетките. Дендритичните клетки со соодветни генетски изменувања може да преживее доволно долго за да го стимулира антигенско специфичниот цитотоксичен Т лимфоцит и потоа да биде елиминиран. Антигенско претставителните клетки слични на дендритичните клетки добиени од човечки индуцирани плурипотентни матични клетки може да послужат како извор за терапија со вакцинација.

CCAAT/засилувачот за врзување на белковината-α индуцира трансдиференцијација на B-клетките во макрофаги при високи ефикасни и го подобрува репрограмирањето во индуцираните плурипотентни матични клетки кога се ко-изразуваат со факторите на транскрипција Oct4, Sox2, Klf4 и Myc. Со стократно зголемување на ефикасноста на репрограмирање на индуцираните плурипотентни матични клетки, што вклучува 95% од тоа население. Понатаму, CCAAT/засилувачот за врзување на белковината-α  може да претвора избрани човечки B-клеточен лимфом и клеточни линии на леукемија во клетки слични на макрофаги со висока ефикасност, што го нарушува капацитетот на клетките за создавање тумор.

 Подмладување на епителните клетки на градната жлезда 
Градната жлезда е првиот орган што се влошува како што луѓето стареат. Ова намалување е една од главните причини зошто имунолошкиот систем станува помалку ефикасен со возраста. Намалената изразување на факторот FOXN1 на транскрипција на епителните клетки на градната жлезда е вмешана како составница на механизмот што ја регулира инволуцијата поврзана со возраста.

Клер Блекбурн и колегите покажале дека воспоставената инволуција на градната жлезда поврзана со возраста може да биде сменета со присилна регулација на само еден фактор на транскрипција - FOXN1 во епителните клетки на градната жлезда со цел да се промовира подмладување, пролиферација и диференцијација на овие клетки во целосно функционален епител на градна жлезда. Ова подмладување и зголемена пролиферација биле придружени со регулација на гените кои промовираат напредок на клеточниот циклус (циклин D1, ΔN p63, FgfR2IIIb) и кои се потребни во епителните клетки на градната жлезда за да бидат промовирани специфичните аспекти на развојот на Т-клетките (Dll4, Kitl, Ccl22, Cxl1, Cd40, Cd80, Ctsl, Pax1). Во иднина, овој метод може широко да биде користена за подобрување на функцијата на имунолошкиот систем и на лице место борба против воспаление кај пациенти со подмладување на градната жлезда.Oh, J., Wang, W., Thomas, R., & Su, D. M. (2020). Thymic rejuvenation via induced thymic epithelial cells (iTECs) from FOXN1-overexpressing fibroblasts to counteract inflammaging. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2020.03.17.995357

 Мезенхимски матични клетки 

 Индукција 
Мезенхимските матични/стромални клетки се под истрага за примени во срцевото, бубрежното, нервното, зглобното и коскеното опоравување, како и во воспалителни состојби и хемопоетско пресадување. Ова е поради нивните имуносузбивачки својства и способноста да се разединуваат во широк опсег на ткива од мезенхимска лоза. Мезенхимските матични клетки обично се собираат од коскена срцевина или маснотии за возрасни, но тие бараат болни инвазивни процедури и се извори со ниска честота, што сочинуваат само 0,001-0,01% од клетките на коскената срцевина и 0,05% во липосукциските аспирати. Загрижувачки за автологна употреба, особено кај постарите лица на кои најмногу им е потребна поправка на ткивото, мезенхимските матични/стромални клетки опаѓаат во квантитет и квалитет со возраста.

Индуцираните плурипотентни матични клетки може да се добијат со подмладување на клетките дури и на стогодишници. Бидејќи индуцираните плурипотентни матични клетки може да бидат користени без етички ограничувања и културата може да се проширува на неодредено време, тие се поволен извор на мезенхимски матични клетки. Третманот со индуцираните плурипотентни матични клетки со SB-431542 води до брзо и еднообразно создавање на мезенхимски матични клетки од човечки индуцирани плурипотентни матични клетки. (SB-431542 е инхибитор на патеките на активин/TGF- со блокирање на фосфорилацијата на ALK4, ALK5 и ALK7 рецепторите.) Овие индуцирани плурипотентни матични-мезенхимски матични клетки може да немаат способност да образуваат тератом, да прикажуваат нормален стабилен кариотип во културата и да покажуваат особини кои растат и разединуваат, многу личат на оние на главните мезенхимските матични клетки. Има потенцијал за зголемување на ин витро, овозможувајќи терапии засновани на мезенхимски матични клетки. Мезенхимските матични клетки добиени од индуцираните плурипотентни матични клетки имаат капацитет да помогнат во пародонталната регенерација и се ветувачки извор на лесно достапни матични клетки за употреба во клиничкиот третман на периодонтитис.

Лај и колегите, и Лу го пријавиле хемискиот метод за создавање клетки слични на мезенхимските матични клетки, од човечки главни дермални фибробласти користејќи шест хемиски инхибитори (SP600125, SB202190, Go6983, Y-27632, PD0325901 и CHIR99021) со или без три фактори на раст (преобразувачки фактор на раст-β (TGF-β), основен фактор на раст на фибробластите (bFGF) и инхибиторен фактор на леукемија (LIF)). Хемиската мешавина директно ги претвора човечките фибробласти во индуцирани мезенхимски матични клетки со еднослојна култура за 6 дена, а стапката на претворање била приближно 38%.

Покрај клеточната терапија ин виво, културата на човечки мезенхимски матични клетки може да биде користи ин витро за масовно производство на егзозоми, кои се идеални средства за испорака на лекови.

 Дедиференцирани адипоцити 
Масното ткиво, поради неговото изобилство и релативно помалку инвазивните методи на црпење, претставува извор на мезенхимски матични клетки. За жал, аспиратите за липосукција се само 0,05% мезенхимски матични клетки. Сепак, голема количина на зрели адипоцити, кои претежно ги изгубиле своите пролиферативни способности и затоа обично се отфрлани, може лесно да бидат изолирани од суспензијата на масните клетки и да се отразединат во клетки слични на фибробласти без липиди, наречени одразединети масни клетки. Одразединетите масни клетки повторно воспоставуваат способност за активна пролиферација и изразуваат мултипотентни капацитети. Во споредба со возрасните матични клетки, одразединетите масни клетки покажуваат уникатни предности во изобилство, изолација и хомогеност. Под соодветна индукциона култура ин витро или соодветна средина ин виво, одразединетите масни клетки може да покажат адипогени, остеогени, хондрогени и миогени потенцијали. Тие, исто така, може да покажат периваскуларни особини и да предизвикаат неоваскуларизација.

 Хондрогени клетки 
'Рскавицата е сврзното ткиво одговорно за движење на зглобовите без триење. Неговата дегенерација на крајот резултира со целосно губење на функцијата на зглобовите во доцните фази на остеоартритисот. Како аваскуларно и хипоцелуларно ткиво, 'рскавицата има ограничен капацитет за самопоправка. Хондроцитите се единствениот вид клетка во 'рскавицата, во која тие се опкружени со екстрацелуларната матрица што ја лачат и составуваат.

Еден метод за производство на 'рскавица е да биде индуцирана од индуцираните плурипотентни матични клетки. Алтернативно, можно е да се претворат фибробластите директно во индуцирани хондрогени клетки без средна фаза на индуцираните плурипотентни матични клетки, со вметнување на три фактори за репрограмирање (c-MYC, KLF4 и SOX9). Човечките индуцирани хондрогени клетки изразиле маркерски гени за хондроцити (вид II колаген), но не и за фибробластите.

Засадувани во дефекти создадени во зглобната 'рскавица на стаорци, човечките индуцирани хондрогени клетки преживеале да создаваат 'рскавично ткиво најмалку четири недели, без тумори. Методот користи c-MYC, за кој е сметано дека има главна улога во туморигенезата и користи ретровирус за воведување на факторите за репрограмирање, исклучувајќи го од неизменета употреба во човечката терапија.

 Извори на клетки за репрограмирање 
Најчесто користени извори за репрограмирање се крвните клетки и фибробластите, добиени со биопсија на кожата, но земањето клетки од урината е помалку инвазивно. Последниот метод не бара биопсија или земање крв. Од 2013 година, матичните клетки добиени од урина биле диференцирани на ендотелни, остеогени, хондрогени, адипогени, скелетни миогени и неврогени лози, без да бидат создавани тератоми. Затоа, нивното епигенетско памтење е погодна за репрограмирање во индуцираните плурипотентни матични клетки. Сепак, малку клетки се појавуваат во урината, постигнати се само ниски ефикасни претворања и ризикот од бактериска контаминација е релативно висок.

Друг ветувачки извор на клетки за репрограмирање се мезенхимските матични клетки добиени од влакната на човечката коса.

Потеклото на соматските клетки што се користени за репрограмирање може да влијае на ефикасноста на репрограмирањето, на функционалните својства на добиените индуцирани матични клетки  и на способноста за создавање тумори.

Индуцираните плурипотентни матични клетки задржуваат епигенетско памтење на нивното ткиво од потекло, што влијае на нивниот потенцијал за разединување. Ова епигенетско памтење не мора да се манифестира во фазата на плурипотенција - индуцираните плурипотентни матични клетки добиени од различни ткива покажуваат соодветна морфологија, изразуваат маркери за плурипотенција и се способни ин витро и ин виво да се разликуваат во трите зародочни слоеви. Сепак, ова епигенетско памтење може да се манифестира за време на повторното разединување во засебни видови клетки кои бараат засебни локуси да носат резидуални епигенетски знаци.

 Поврзано 
 Трансдиференцијација
 Примери за ин витро трансдиференцијација по лоза-инструктивен пристап
 Примери за ин витро трансдиференцијација со пристап на почетната фаза на епигенетска активација
 Примери за ин виво трансдиференцијација по лоза-инструктивен пристап
 Ниши на матични клетки предизвикани од повреда
 Транскрипциски фактор
 Фактори на раст
 Пионерски фактор
 Клеточна диференцијација
 CAF-1

 Наводи 

 Дополнителна литература 














 Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 Awarded for Discovery That Mature Cells Can Be Reprogrammed to Become Pluripotent


  a 50-fold increase in efficiency; small volumes; differentiation into desired cells in the same platform






Категорија:Биоинженерство
Категорија:Епигенетика
Категорија:Биотехнологија
Категорија:Регенеративна биомедицина
Категорија:Матични клетки
Категорија:Индуцирани матични клетки