Результаты, опубликованные 12 января 2016 года в Stem Cell Reports, также создают небольшую молекулярную интригу. Он включает в себя то, как клетки, использованные в исследовании, которые все еще имели дефект репарации ДНК анемии Фанкони (FA), смогли восстановиться и нормально расти после целевого лечения.«Это исследование предоставляет экспериментальную платформу для тестирования новых методов лечения, которые могут предотвратить пре- и постнатальную анемию Фанкони, которая не имеет лечения и имеет ограниченные варианты лечения», — сказала Сюзанна Уэллс, доктор философии, ведущий исследователь и директор отдела эпителиального канцерогенеза и стволовых клеток.
Клеточная программа в Медицинском центре детской больницы Цинциннати (Институт рака и болезней крови). «Наши результаты также поднимают ряд важных вопросов, поэтому предстоит еще многое сделать».В исследовании ученые использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые могут стать клетками любого типа в организме. Индуцированные стволовые клетки, перепрограммированные из зрелых клеток кожи и соединительной ткани, пожертвованных пациентами с анемией Фанкони, имели дефектный (FA) путь восстановления ДНК, который обычно помогает защитить геном от мутаций.
Ученые внимательно изучили стволовые клетки в лабораторных культурах и клетки, введенные в модели гуманизированных мышей, отслеживая их генетическое, молекулярное развитие и развитие.Даже при дефектной репарации ДНК FA стволовые клетки сохраняли способность трансформироваться в разные ткани. Гуманизированные мыши, которым вводили дефектные клетки, даже начали формировать тератомы — доброкачественные опухоли, которые содержат беспорядочную мешанину клеток и тканей различных систем органов.
Но исследователи сказали, что дефект репарации ДНК начал убивать плюрипотентные стволовые клетки, блокируя деление клеток и вызывая запрограммированную гибель клеток.Затем авторы заметили, что фермент, который служит контрольной точкой регуляции ДНК во время деления клеток (CHK1), ведет себя гиперактивно в стволовых клетках, что ускоряет их гибель. Исследователи использовали существующие фармакологические ингибиторы CHK1 для блокирования гиперактивного фермента на критической стадии цикла стволовых клеток.
Это позволило им преодолеть то, что обычно является неисправимыми ошибками в пути восстановления FA.После целенаправленного лечения плюрипотентные стволовые клетки с дефицитом пути FA возобновили нормальное деление и рост.
Исследователи, к своему удивлению, сказали, что возобновление роста клеток произошло без того, что они ожидали увидеть в виде массивных хромосомных аномалий. Из-за этого ученые предполагают, что в оживленных клетках задействован компенсирующий процесс восстановления ДНК.Поскольку этот неустановленный процесс репарации может также спасти дефект репарации ДНК в различных типах тканей, пораженных анемией Фанкони, Уэллс и его коллеги считают, что их исследование может указать на подход, который лечит все клинические проявления болезни, включая анемию и рак.
«Ключевой вопрос для нас — какой тип восстановления ДНК срабатывает в этих условиях — безошибочный или подверженный ошибкам?» объяснил Уэллс. «Новый способ экстренной репарации ДНК действительно может быть обнаружен в iPSC-клетках. Мы считаем, что некоторый тип компенсаторной репарации ДНК должен быть вызван ингибированием CHK1, когда клетки имеют потерю пути FA, иначе клетки отмирали бы очень быстро».
Клетки человека имеют другие процессы репарации ДНК, помимо пути репарации ЖК. Исследователи будут внимательно следить за своими предстоящими экспериментами в поисках одного из этих существующих путей восстановления ДНК.Члены исследовательской группы, в том числе первый автор исследования Тимоти Хлон, доктор философии (научный сотрудник лаборатории Уэллса), подчеркнули, что текущие результаты являются ранними и требуют обширных дополнительных исследований, прежде чем они станут клинически значимыми.Исследователи планируют дополнить это исследование дополнительным тестированием на «гуманизированных» и генетических моделях мышей.
Они будут пытаться улучшить эмбриональное развитие и послеродовую приспособленность мышей с дефицитом пути FA с помощью своевременного применения ингибитора CHK1. Авторы будут внимательно следить за возрастом мышей и использовать генетическое секвенирование для выявления мутаций генов, вызывающих заболевания.
Они также воспользуются преимуществом длительного периода мониторинга, чтобы найти доказательства процесса репарации ДНК (нового или существующего) у мышей с дефицитом FA.