Молекулярные механизмы индуцированной плюрипотентности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обзор посвящен исследованиям в области репрограммирования соматических клеток. Рассмотрены молекулярные механизмы получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) с использованием лентивирусной трансфекции для введения в клетки транскрипционных факторов. Большое внимание уделено получению иПСК без генетических модификаций генома с помощью мРНК транскрипционных факторов и малых молекул. Обсуждается прямое репрограммирование соматических клеток, минуя стадию индукции плюрипотентности. Рассмотрены различия между эмбриональными стволовыми клетками и иПСК и проблема эпигенетической памяти. В заключении обсуждается возможность применения иПСК в регенеративной медицине.

Об авторах

И. A. Мучкаева

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: izomerizaciya@list.ru
Россия

Э. Б. Дашинимаев

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Email: izomerizaciya@list.ru
Россия

В. В. Терских

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Email: izomerizaciya@list.ru
Россия

Ю. В. Суханов

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Email: izomerizaciya@list.ru
Россия

A. В. Васильев

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН

Email: izomerizaciya@list.ru
Россия

Список литературы

  1. Evans M.J., Kaufman M.H. // Nature. 1981. V. 292. № 5819. P. 154-156.
  2. Thomson J.A., Itskovitz-Eldor J., Shapiro S.S., Waknitz M.A., Swiergiel J. J., Marshall V.S., Jones J.M. // Science. 1998. V. 282. № 5391. P. 1145-1147.
  3. Wilmut I., Schnieke A.E., Mcwhir J., Kind A.J., Campbell K.H. // Nature. 1997. V. 385. № 6619. P. 810-813.
  4. Wakayama T., Perry A., Zuccotti M., Johnson K.R., Yanagimachi R. // Nature. 1998. V. 394. № 6691. P. 369-374.
  5. Campbell K.H., Mcwhir J., Ritchie W.A., Wilmut I. // Na ture. 1996. V. 380. № 6569. P. 64-66.
  6. Byrne J.A., Pedersen D.A., Clepper L.L., Nelson M., Sanger W.G., Gokhale S., Wolf D.P., Mitalipov S.M. // Nature. 2007. V. 450. № 7169. P. 497-502.
  7. Tada M., Takahama Y., Abe K., Nakatsuji N., Tada T. // Curr. Biol. 2001. V. 11. № 19. P. 1553-1558.
  8. Takahashi K., Yamanaka S. // Cell. 2006. V. 126. № 4. P. 663-676.
  9. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M., Narita M., Ichisaka T., Tomoda K., Yamanaka S. // Cell. 2007. V. 131. № 5. P. 861-872.
  10. Wernig M., Meissner A., Foreman R., Brambrink T., Ku M., Hochedlinger K., Bernstein B.E., Jaenisch R. // Nature. 2007. V. 448. № 7151. P. 318-324.
  11. Okita K., Ichisaka T., Yamanaka S. // Nature. 2007. V. 448. № 7151. P. 313-317.
  12. Yu J., Vodyanik M.A., Smuga-Otto K., Antosiewicz-Bourget J., Frane J.L., Tian S., Nie J., Jonsdottir G.A., Ruotti V., Stewart R., Slukvin I.I., Thomson J.A. // Science. 2007. V. 318. № 5858. P. 1917-1920.
  13. Park I.H., Arora N., Huo H., Maherali N., Ahfeldt T., Shimamura A., Lensch M.W., Cowan C., Hochedlinger K., Daley G.Q. // Cell. 2008. V. 134. № 5. P. 877-886.
  14. Soldner F., Hockemeyer D., Beard C., Gao Q., Bell G.W., Cook E.G., Hargus G., Blak A., Cooper O., Mitalipova M., et al. // Cell. 2009. V. 136. № 5. P. 964-977.
  15. Ho R., Chronis C., Plath K. // J. Cell Physiol. 2011. V. 226. № 4. P. 868-878.
  16. Niwa H. // Development. 2007. V. 134. № 4. P. 635-646.
  17. Loh Y.H., Wu Q., Chew J.L., Vega V.B., Zhang W., Chen X., Bourque G., George J., Leong B., Liu J., et al. // Nat. Genet. 2006. V. 38. № 4. P. 431-440.
  18. Boyer L.A., Lee T.I., Cole M.F., Johnstone S.E., Levine S.S., Zucker J.P., Guenther M.G., Kumar R.M., Murray H.L., Jenner R.G., et al. // Cell. 2005. V. 122. № 6. P. 947-956.
  19. Rosenfeld N., Elowitz M.B., Alon U. // J. Mol. Biol. 2002. V. 323. № 5. P. 785-793.
  20. Alon U. // Nat. Rev. Genet. 2007. V. 8. № 6. P. 450-461.
  21. Hyslop L., Stojkovic M., Armstrong L., Walter T., Stojkovic P., Przyborski S., Herbert M., Murdoch A., Strachan T., Lako M. // Stem Cells. 2005. V. 23. № 8. P. 1035-1043.
  22. Kuroda T., Tada M., Kubota H., Kimura H., Hatano S.Y., Suemori H., Nakatsuji N., Tada T. // Mol. Cell Biol. 2005. V. 25. № 6. P. 2475-2485.
  23. Rodda D.J., Chew J.L., Lim L.H., Loh Y.H., Wang B., Ng H.H., Robson P. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. № 26. P. 24731-24737.
  24. Seoane J., Le H.V., Massagué J. // Nature. 2002. V. 419. № 6908. P. 729-734.
  25. Utikal J., Polo J.M., Stadtfeld M., Maherali N., Kulalert W., Walsh R.M., Khalil A., Rheinwald J.G., Hochedlinger K. // Nature. 2009. V. 460. № 7259. P. 1145-1148.
  26. Rowland B.D., Bernards R., Peeper D.S. // Nat. Cell Biol. 2005. V. 7. № 11. P. 1074-1082.
  27. Scheper W., Copray S. // Stem Cell Rev. 2009. V. 5. № 3. P. 204-223.
  28. Li H., Collado M., Villasante A., Strati K., Ortega S., Cañamero M., Blasco M.A., Serrano M. // Nature. 2009. V. 460. № 7259. P. 1136-1139.
  29. Mikkelsen T.S., Hanna J., Zhang X., Ku M., Wernig M., Schorderet P., Bernstein B.E., Jaenisch R., Lander E.S., Meissner A. // Nature. 2008. V. 454. № 7205. P. 49-55.
  30. Bernstein B.E., Mikkelsen T.S., Xie X., Kamal M., Huebert D.J., Cuff J., Fry B., Meissner A., Wernig M., Plath K., et al. // Cell. 2006. V. 125. № 2. P. 315-326.
  31. Kunarso G., Chia N.Y., Jeyakani J., Hwang C., Lu X., Chan Y.S., Ng H.H., Bourque G. // Stem Cells. Nat. Genet. 2010. V. 42. № 7. P. 631-634.
  32. Sridharan R., Tchieu J., Mason M.J., Yachechko R., Kuoy E., Horvath S., Zhou Q., Plath K. // Cell. 2009. V. 136. № 2. P. 364-377.
  33. Pereira C.F., Piccolo F.M., Tsubouchi T., Sauer S., Ryan N.K., Bruno L., Landeira D., Santos J., Banito A., Gil J., et al. // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. № 6. P. 547-556.
  34. Kim J., Chu J., Shen X., Wang J., Orkin S.H. // Cell. 2008. V. 132. № 6. P. 1049-1061.
  35. Gaspar-Maia A., Alajem A., Polesso F., Sridharan R., Mason M.J., Heidersbach A., Ramalho-Santos J., McManus M.T., Plath K., Meshorer E., et al. // Nature. 2009. V. 460. № 7257. P. 863-868.
  36. Singhal N., Graumann J., Wu G., Arauf Zo-Bravo M.J., Han D.W., Greber B., Gentile L., Mann M., Schöler H.R. // Cell. 2010. V. 141. № 6. P. 943-955.
  37. Stadtfeld M., Maherali N., Breault D.T., Hochedlinger K. // Cell Stem Cell. 2008. V. 2. № 3. P. 230-240.
  38. Huangfu D., Maehr R., Guo W., Eijkelenboom A., Snitow M., Chen A.E., Melton D.A. // Nat. Biotechnol. 2008. V. 26. № 7. P. 795—797.
  39. Viswanathan S.R., Daley G.Q., Gregory R.I. // Science. 2008. V. 320. № 5872. P. 97-100.
  40. Ralston A., Rossant J. // Reproduction. 2010. V. 139. № 1. P. 35-44.
  41. Mathew R., Jia W., Sharma A., Zhao Y., Clarke L.E., Cheng X., Wang H., Salli U., Vrana K.E., Robertson G.P., et al. // FASEB J. 2010. V. 24. № 8. P. 2702-2715.
  42. Yehezkel S., Rebibo-Sabbah A., Segev Y., Tzukerman M., Shaked R., Huber I., Gepstein L., Skorecki K., Selig S. // Epigenetics. 2011. V. 6. № 1. P. 63 - 75.
  43. Agarwal S., Loh Y.H., McLoughlin E.M., Huang J., Park I.H., Miller J.D., Huo H., Okuka M., Dos Reis R.M., Loewer S., et al. // Nature. 2010. V. 464. № 7286. P. 292-296.
  44. Niwa H., Miyazaki J., Smith A.G. // Nature Genet. 2000. V. 24. № 4. P. 372-376.
  45. Shi Y., Do J.T., Desponts C., Hahm H.S., Scholer H.R., Ding S. // Cell Stem Cell. 2008. V. 2. № 6. P. 525-528.
  46. Wernig M., Meissner A., Cassady J.P., Jaenisch R. // Cell Stem Cell. 2008. V. 2. № 1. P. 10-12.
  47. Carey B.W., Markoulaki S., Hanna J., Saha K., Gao Q., Mitalipova M., Jaenisch R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 1. P. 157-162.
  48. Sommer C.A., Stadtfeld M., Murphy G.J., Hochedlinger K., Kotton D.N., Mostoslavsky G. // Stem Cells. 2009. V. 27. № 3. P. 543-549.
  49. Chang C.W., Lai Y.S., Pawlik K.M., Liu K., Sun C.W., Li C., Schoeb T.R., Townes T.M. // Stem Cells. 2009. V. 27. № 5. P. 1042-1049.
  50. Woltjen K., Michael I.P., Mohseni P., Desai R., Mileikovsky M., Hämäläinen R., Cowling R., Wang W., Liu P., Gertsenstein M., et al. // Nature. 2009. V. 458. № 7239. P. 766-770.
  51. Mali P., Chou B., Yen J., Ye Z., Zou J., Dowey S., Brodsky R.A., Ohm J.E., Yu W., Baylin S.B., et al. // Stem Cells. 2010. V. 28. № 4. P. 713-720.
  52. Okita K., Nakagawa M., Hyenjong H., Ichisaka T., Yamanaka S. // Science. 2008. V. 322. P. 949-953.
  53. Stadtfeld M., Nagaya M., Utikal J., Weir G., Hochedlinger K. // Science. 2008. V. 322. № 5903. P. 945-949.
  54. Kaji K., Norrby K., Paca A., Mileikovsky M., Mohseni P., Woltjen K. // Nature. 2009. V. 458. № 7239. P. 771-775.
  55. Jia F., Wilson K.D., Sun N., Gupta D.M., Huang M., Li Z., Panetta N.J., Chen Z.Y., Robbins R.C., Kay M.A., et al. // Nat. Methods. 2010. V. 7. № 3. P. 197-199.
  56. Yu J., Hu K., Smuga-Otto K., Tian S., Stewart R., Slukvin I.I., Thomson J.A. // Science. 2009. V. 324. № 5928. P. 797-801.
  57. Fusaki N., Ban H., Nishiyama A., Saeki K., Hasegawa M. // Proc. Jpn. Acad. Ser. B. Phys. Biol. Sci. 2009. V. 85. № 8. P. 348-362.
  58. Zhou H., Wu S., Joo J.Y., Zhu S., Han D.W., Lin T., Trauger S., Bien G., Yao S., Zhu Y., et al. // Cell Stem Cell. 2009. V. 4. № 5. P. 381-384.
  59. Kim D., Kim C.H., Moon J.I., Chung Y.G., Chang M.Y., Han B.S., Ko S., Yang E., Cha K.Y., Lanza R., Kim K.S. // Cell Stem Cell. 2009. V. 4. № 6. P. 472-476.
  60. Yakubov E., Rechavi G., Rozenblatt S., Givol D. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. V. 394. № 1. P. 189-193.
  61. Warren L., Manos P.D., Ahfeldt T., Loh Y.H., Li H., Lau F., Ebina W., Mandal P.K., Smith Z.D., Meissner A., et al. // Cell Stem Cell. 2010. V. 7. № 5. P. 618-630.
  62. Medvedev S.P., Grigor'eva E.V., Shevchenko A.I., Malakhova A.A., Dementyeva E.V., Shilov A.A., Pokushalov E.A., Zaidman A.M., Aleksandrova M.A., Plotnikov E.Y., et al. // Stem Cells Dev. 2011. V. 20. № 6. P. 1099-1112.
  63. Li W., Zhou H., Abujarour R., Zhu S., Young Joo J., Lin T., Hao E., Schöler H.R., Hayek A., Ding S. // Stem Cells. 2009. V. 27. № 12. P. 2992-3000.
  64. Yuan X., Wan H., Zhao X., Zhu S., Zhou Q., Ding S. // Stem Cells. 2011. V. 29. № 3. P. 549-553.
  65. Esteban M.A., Wang T., Qin B., Yang J., Qin D., Cai J., Li W., Weng Z., Chen J., Ni S., et al. // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. № 1. P. 71-79.
  66. Tsutsui H., Valamehr B., Hindoyan A., Qiao R., Ding X., Guo S., Witte O.N., Liu X., Ho C.M., Wu H. // Nat. Commun. 2011. V. 2. P. 167.
  67. Zhou Q., Brown J., Kanarek A., Rajagopal J., Melton D.A. // Nature. 2008. V. 455. № 7213. P. 627-632.
  68. Grinnell K.L., Yang B., Eckert R.L., Bickenbach J.R. // J. Invest. Dermatol. 2007. V. 127. № 12. P. 372-380.
  69. Racila D., Winter M., Said M., Tomanek-Chalkley A., Wiechert S., Eckert R.L., Bickenbach J.R. // Gene Ther. 2010. V. 18. № 3. P. 294-303.
  70. Vierbuchen T., Ostermeier A., Pang Z.P., Kokubu Y., Südhof T.C., Wernig M. // Nature. 2010. V. 463. № 7284. P. 1035-1041.
  71. Pfisterer U., Kirkeby A., Torper O., Wood J., Nelander J., Dufour A., Björklund A., Lindvall O., Jakobsson J., Parmar M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. № 25. P. 10343-10348.
  72. Addis R.C., Hsu F.C., Wright R.L., Dichter M.A., Coulter D.A., Gearhart J.D. // PLoS One. 2011. V. 6. № 12. e28719. P. 1-8.
  73. Soda Y., Marumoto T., Friedmann-Morvinski D., Soda M., Liu F., Michiue H., Pastorino S., Yang M., Hoffman R.M., Kesari S., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. № 11. P. 4274-4280.
  74. Marro S., Pang Z.P., Yang N., Tsai M.C., Qu K., Chang H.Y., Südhof T.C., Wering M. // Cell Stem Cell. 2011. V. 9. № 4. P. 374-382.
  75. Caiazzo M., Dell'Anno M.T., Dvoretskova E., Lazarevic D., Taverna S., Leo D., Sotnikova T.D., Menegon A., Roncaglia P., Colciago G., et al. // Nature. 2011. V. 476. № 7359. P. 224-227.
  76. Lagarkova M.A., Shutova M.V., Bogomazova A.N., Vassina E.M., Glazov E.A., Zhang P., Rizvanov A.A., Chestkov I.V., Kiselev S.L. // Cell Cycle. 2010. V. 9. № 5. P. 937-946.
  77. Stadtfeld M., Apostolou E., Akutsu H., Fukuda A., Follett P., Natesan S., Kono T., Shioda T., Hochedlinger K. // Nature. 2010. V. 465. № 7295. P. 175-181.
  78. Christodoulou C., Longmire T.A., Shen S.S., Bourdon A., Sommer C.A., Gadue P., Spira A., Gouon-Evans V., Murphy G.J., Mostoslavsky G., et al. // J. Clin. Invest. 2011. V. 121. № 6. P. 2313-2325.
  79. Urbach A., Bar-Nur O., Daley G.Q., Benvenisty N. // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. № 5. P. 407-411.
  80. Mitalipov S., Wolf D. // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2009. V. 114. P. 185-199
  81. Lister R., Pelizzola M., Kida Y.S., Hawkins R.D., Nery J.R., Hon G., Antosiewicz-Bourget J., O'Malley R., Castanon R., Klugman S., et al. // Nature. 2011. V. 471. № 7336. P. 68-73.
  82. Kim K., Doi A., Wen B., Ng K., Zhao R., Cahan P., Kim J., Aryee M.J., Ji H., Ehrlich L.I. // Nature. 2010. V. 467. № 7313. P. 285-290.
  83. Laurent L.C., Ulitsky I., Slavin I., Tran H., Schork A., Morey R., Lynch C., Harness J.V., Lee S., Barrero M. J., et al. // Cell Stem Cell. 2011. V. 8. № 1. P. 106-118.
  84. Marchetto M.C., Yeo G.W., Kainohana O., Marsala M., Gage F.H., Muotri A.R. // PLoS One. 2009. V. 4. № 9. P. e7076.
  85. Hanna J., Wernig M., Markoulaki S., Sun C.W., Meissner A., Cassady J.P., Beard C., Brambrink T., Wu L.C., Townes T.M., et al. // Science. 2007. V. 318. № 5858. P. 1920-1923.
  86. Dimos J.T., Rodolfa K.T., Niakan K.K., Weisenthal L.M., Mitsumoto H., Chung W., Croft G.F., Saphier G., Leibel R., Goland R., et al. // Science. 2008. V. 321. № 5893. P. 1218-1221.
  87. Raya A., Rodríguez-Pizà I., Guenechea G., Vassena R., Navarro S., Barrero M.J., Consiglio A., Castellà M., Río P., Sleep E., et al. // Nature. 2009. V. 460. № 7251. P. 53-59.
  88. Zhao T., Zhang Z.N., Rong Z., Xu Y. // Nature. 2011. V. 474. № 7350. P. 212-215.
  89. Dang C.V., O'Donnell K.A., Zeller K.I., Nguyen T., Osthus R.C., Li F. // Semin. Cancer Biol. 2006. V. 16. № 4. P. 253-264.
  90. Nakagawa M., Koyanagi M., Tanabe K., Takahashi K., Ichisaka T., Aoi T., Okita K., Mochiduki Y., Takizawa N., Yamanaka S. // Nat. Biotechnol. 2008. V. 26. № 1. P. 101-106.
  91. Maekawa M., Yamaguchi K., Nakamura T., Shibukawa R., Kodanaka I., Ichisaka T., Kawamura Y., Mochizuki H., Goshima N., Yamanaka S. // Nature. 2011. V. 474. № 7350. P. 225-229.
  92. Kim J.B., Zaehres H., Araúzo-Bravo M.J., Schöler H.R. // Nat. Protoc. 2009. V. 4. № 10. P. 1464-1470.
  93. Kim J.B., Sebastiano V., Wu G., Arauzo-Bravo M.J., Sasse P., Gentile L., Ko K., Ruau D., Ehrich M., van den Boom D., et al. // Cell. 2009. V. 136. № 3. P. 411-419.
  94. Qin D., Gan Y., Shao K., Wang H., Li W., Wang T., He W., Xu J., Zhang Y., Kou Z., et al. // J. Biol. Chem. 2008. V. 283. № 48. P. 33730-33735.
  95. Maherali N., Ahfeldt T., Rigamonti A., Utikal J., Cowan C., Hochedlinger K. // Cell Stem Cell. 2008. V. 11. № 3. P. 340-345.
  96. Aasen T., Raya A., Barrero M.J., Garreta E., Consiglio A., Gonzalez F., Vassena R., Bilić J., Pekarik V., Tiscornia G., et al. // Nat. Biotechnol. 2008. V. 26. № 11. P. 1276-1284.
  97. Zhao H.X., Li Y., Jin H.F., Xie L., Liu C., Jiang F., Luo Y.N., Yin G.W., Li Y., Wang J., et al. // Differentiation. 2010. V. 80. № 2-03. P. 123-129.
  98. Galende E., Karakikes I., Edelmann L., Desnick R.J., Kerenyi T., Khoueiry G., Lafferty J., McGinn J.T., Brodman M., Fuster V., et al. // Cell Reprogram. 2010. V. 12. № 2. P. 117-125.
  99. Wernig M., Zhao J.P., Pruszak J., Hedlund E., Fu D., Soldner F., Broccoli V., Constantine-Paton M., Isacson O., Jaenisch R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. № 15. P. 5856-5861.
  100. Minina Yu.M., Zhdanova N.S., Shilov A.G., Tolkunova E.N., Liskovykh M.A., Tomilin A.N. // Tsitologiya. 2010. V. № 5. P. 420-425.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Мучкаева И.A., Дашинимаев Э.Б., Терских В.В., Суханов Ю.В., Васильев A.В., 2012

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах