Тем не менее, исследовательская группа из Гарвардского института стволовых клеток (HSCI), Гарвардской медицинской школы (HMS) и Центра психиатрических исследований Стэнли при Институте Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда обнаружила, что по мере роста линий стволовых клеток в лабораторной посуде, они часто приобретают мутации в гене TP53 (p53), важном супрессоре опухолей, ответственном за контроль роста и деления клеток.Их исследования показывают, что технологии генетического секвенирования следует использовать для скрининга мутировавших клеток в культурах стволовых клеток, чтобы культуры с мутировавшими клетками могли быть исключены из научных экспериментов и клинической терапии. Если такие методы не используются, это может привести к повышенному риску рака у тех, кто получает трансплантаты.
По словам исследователей, статья, опубликованная в журнале Nature 26 апреля, пришла как раз вовремя, поскольку по всей стране набирает популярность экспериментальное лечение с использованием человеческих плюрипотентных стволовых клеток.«Наши результаты подчеркивают необходимость того, чтобы область регенеративной медицины развивалась с осторожностью», — сказал соавтор исследования Кевин Эгган, главный преподаватель ИСКЧ и директор отдела биологии стволовых клеток в Центре Стэнли.
Лаборатория Эггана на факультете стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардского университета использует стволовые клетки человека для изучения механизмов заболеваний мозга, включая боковой амиотрофический склероз, умственную отсталость и шизофрению.По словам группы, исследование не должно препятствовать проведению экспериментальных методов лечения, а вместо этого должно рассматриваться как призыв к тщательному скринингу всех клеточных линий на наличие мутаций на различных стадиях развития, а также непосредственно перед трансплантацией.
«Наши результаты показывают, что необходимо провести дополнительную серию проверок контроля качества во время производства стволовых клеток и их последующего использования при разработке методов лечения», — сказал Эгган. «К счастью, эти генетические проверки могут быть легко выполнены с помощью точных, чувствительных и все более недорогих методов секвенирования».С помощью стволовых клеток человека исследователи могут воссоздать ткань человека в лаборатории. Это позволяет им изучать механизмы, с помощью которых определенные гены могут предрасполагать человека к определенному заболеванию. Эгган работал со Стивом Маккарроллом, доцентом генетики Гарвардской медицинской школы и директором генетики в Центре Стэнли, над изучением того, как гены формируют биологию нейронов, которые могут быть получены из этих стволовых клеток.
Лаборатория МакКэрролла недавно обнаружила распространенное предраковое состояние, при котором стволовые клетки крови в организме приобретают мутацию, способствующую росту, а затем вытесняют нормальные стволовые клетки человека, становясь доминирующим генератором его или ее клеток крови. Люди, у которых появилось это заболевание, в 12 раз чаще заболевают раком крови в более позднем возрасте.
Ведущие авторы исследования Флориан Меркл и Сулагна Гош в сотрудничестве с Эгганом и МакКэрроллом проверяли, могут ли стволовые клетки, выращенные в лаборатории, быть уязвимыми для аналогичного процесса.«Клетки в лаборатории, как и клетки в организме, постоянно приобретают мутации», — сказал МакКэрролл, соавтор-корреспондент. «Мутации в большинстве генов мало влияют на более крупную ткань или клеточную линию. Но клетки с мутацией, способствующей росту, могут вытеснить другие клетки, стать очень многочисленными и« захватить »ткань. Мы обнаружили, что этот процесс клонального отбора — — основа образования рака в организме — также обычно происходит в лабораториях ».
Чтобы найти приобретенные мутации, исследователи провели генетический анализ 140 линий стволовых клеток, 26 из которых были разработаны для терапевтических целей с использованием надлежащей производственной практики — стандарта контроля качества, установленного регулирующими органами во многих странах. Остальные 114 были внесены в реестр плюрипотентных стволовых клеток NIH.«Хотя мы ожидали найти некоторые мутации в линиях стволовых клеток, мы были удивлены, обнаружив, что около пяти процентов проанализированных нами линий стволовых клеток приобрели мутации в гене, подавляющем опухоль, под названием p53», — сказал Меркл.
Прозванный «хранителем генома», p53 контролирует рост и гибель клеток. У людей, унаследовавших мутации p53, развивается редкое заболевание, называемое синдромом Ли-Фраумени, которое обеспечивает почти 100-процентный риск развития рака в широком диапазоне типов тканей.
Специфические мутации, которые наблюдали исследователи, являются «доминантно-отрицательными» мутациями, то есть, когда они присутствуют даже на одной копии P53, они способны нарушить функцию нормального белка, компоненты которого сделаны из обеих копий гена. Точно такие же доминантно-отрицательные мутации входят в число наиболее часто наблюдаемых мутаций при раке человека.«Эти точные мутации хорошо знакомы онкологам.
Они являются одними из худших мутаций P53, которые могут иметь место», — сказал Сулагна Гош, соавтор исследования.Исследователи провели сложный набор анализов ДНК, чтобы исключить возможность того, что эти мутации были унаследованы, а не приобретены, когда клетки росли в лаборатории. В последующих экспериментах ученые из Гарварда обнаружили, что мутантные клетки p53 превзошли и превзошли немутантные клетки в лабораторной посуде. Другими словами, по словам Эггана, культура с миллионом здоровых клеток и одной мутантной клеткой p53 может быстро превратиться в культуру только мутантных клеток.
«Спектр тканей, подверженных риску трансформации при наличии мутации p53, включает многие из тех, которые мы хотели бы восстановить с помощью регенеративной медицины с использованием плюрипотентных стволовых клеток человека», — сказал Эгган. Эти органы включают поджелудочную железу, мозг, кровь, кости, кожу, печень и легкие.
Однако Эгган и МакКэрролл подчеркнули, что теперь, когда этот феномен был обнаружен, недорогие тесты на определение последовательности генов позволят исследователям идентифицировать и удалять из производственной линии культуры клеток с соответствующими мутациями, которые могут оказаться опасными после трансплантации.В своей статье исследователи отмечают, что подходы к скринингу для выявления этих и других мутаций р53, создающих риск рака, уже существуют и используются в диагностике рака.
Фактически, в продолжающемся клиническом исследовании по трансплантации клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), секвенирование генов используется для гарантии того, что продукты трансплантированных клеток не содержат опасных мутаций.
