Modyfikacje chromatyny w procesie przeprogramowywania komórek
Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) stają się potężnym narzędziem nie tylko w dziedzinie modelowania chorób, lecz także w zakresie terapii polegających na zastępowaniu komórek. Badania mające na celu wykazanie słuszności zasady dowodzą, że tego rodzaju terapie komórkowe mogą okazać się skuteczne w leczeniu wielu chorób genetycznych, złożonych i nowotworowych. Jednak pomimo tak ogromnego potencjału, na drodze do wydajnego wytwarzania iPSC stoją przeszkody natury technicznej. Podstawowe mechanizmy zastępowania tożsamości komórki somatycznej tożsamością komórki pluripotencjalnej w procesie przeprogramowywania nie zostały dotąd wystarczająco dokładnie opisane. Na tożsamość komórki w dużym stopniu wpływają mechanizmy epigenetyczne, które regulują ekspresję genów. Aczkolwiek posiadamy rozległą wiedzę na temat poszczególnych stanów epigenetycznych komórki przed i po jej przeprogramowaniu, rola kluczowych genów modyfikujących chromatynę w procesie przeprogramowywania pozostaje w dużej mierze niezbadanym obszarem. Aby rozwiązać te problemy, naukowcy uczestniczący w finansowanym z funduszy unijnych projekcie CMR (Chromatin modifiers in reprogramming) przyjrzeli się mechanizmom molekularnym leżącym u podstaw przeprogramowywania komórek, a w szczególności – roli modyfikatorów chromatyny. Prowadzone prace skupiły się na mechanizmie, za pomocą którego inhibicja metylotransferaz histonowych, Suv39H1 i Setd2, usprawnia proces przeprogramowywania. Posługując się zarówno metodami genetycznymi, jak i chemicznymi, uczeni odkryli, że w początkowych fazach wspomnianego procesu Suv39H1 pełni funkcję supresora. Doświadczenia z wykorzystaniem immunoprecypitacji chromatyny wykazały, że Suv39H1 reguluje geny NANOG i SOX2 związane z pluripotencją, wpływając na metylację w obszarze promotora. Ponadto metylacja lizyny 36 histonu H3 (H3K36) pełni w procesie przeprogramowywania funkcję bariery, jednak jej wyłączenie nie wystarcza do bezpośredniej aktywacji sieci pluripotencji. Zaobserwowano antagonistyczne działanie kolejnych wzorów metylacji względem H3K36 po nabyciu pluripotencji. Jednocześnie w drodze badania przesiewowego w oparciu o utratę funkcji naukowcy zidentyfikowali demetylazy zwiększające lub obniżające wydajność przeprogramowywania. Podsumowując, projekt CMR dostarczył podstawowej wiedzy z zakresu mechanizmów przeprogramowywania komórek. Dokonane odkrycia nie tylko pomogą zwiększyć wydajność produkcji pluripotencjalnych komórek macierzystych, lecz także wpłyną na metody wykorzystywane w celu pozyskiwania iPSC do celów klinicznych.
