RU2399667C1 - Способ получения плюрипотентных клеток - Google Patents

Способ получения плюрипотентных клеток Download PDF

Info

Publication number
RU2399667C1
RU2399667C1 RU2009113457/13A RU2009113457A RU2399667C1 RU 2399667 C1 RU2399667 C1 RU 2399667C1 RU 2009113457/13 A RU2009113457/13 A RU 2009113457/13A RU 2009113457 A RU2009113457 A RU 2009113457A RU 2399667 C1 RU2399667 C1 RU 2399667C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
cell
rna
pluripotent
vitro
Prior art date
Application number
RU2009113457/13A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Львович Киселев (RU)
Сергей Львович Киселев
Мария Андреевна Лагарькова (RU)
Мария Андреевна Лагарькова
Мария Владимировна Шутова (RU)
Мария Владимировна Шутова
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Клеточных Технологий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Клеточных Технологий" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Клеточных Технологий"
Priority to RU2009113457/13A priority Critical patent/RU2399667C1/ru
Priority to JP2012504647A priority patent/JP2012523231A/ja
Priority to CA2758299A priority patent/CA2758299C/en
Priority to PCT/RU2010/000099 priority patent/WO2010117301A2/ru
Priority to EA201101288A priority patent/EA019719B1/ru
Priority to EP10761921.5A priority patent/EP2418273A4/en
Priority to US13/263,451 priority patent/US20120129256A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2399667C1 publication Critical patent/RU2399667C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0696Artificially induced pluripotent stem cells, e.g. iPS
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/105Insulin-like growth factors [IGF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/11Epidermal growth factor [EGF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/115Basic fibroblast growth factor (bFGF, FGF-2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/10Growth factors
    • C12N2501/165Vascular endothelial growth factor [VEGF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/30Hormones
    • C12N2501/38Hormones with nuclear receptors
    • C12N2501/39Steroid hormones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/60Transcription factors
    • C12N2501/602Sox-2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/60Transcription factors
    • C12N2501/603Oct-3/4
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2501/00Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
    • C12N2501/60Transcription factors
    • C12N2501/604Klf-4
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2506/00Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells
    • C12N2506/02Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from embryonic cells
    • C12N2506/025Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from embryonic cells from extra-embryonic cells, e.g. trophoblast, placenta
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2510/00Genetically modified cells

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению плюрипотентных клеток, и может быть использовано для получения всех типов тканей млекопитающих. В клетки пуповинно-плацентарного комплекса вводят очищенную РНК, синтезированную in vitro, используя невирусные методы трансфекции. В составе РНК имеется по меньшей мере одна последовательность, обеспечивающая переход клеток к плюрипотентному состоянию. Способ позволяет увеличить эффективность получения селектированных соматических плюрипотентных клеток до значения, превышающего 0,001%, при этом снижается вероятность возникновения онкогенеза и других негативных последствий репрограммирования клетки, а также исключается инвазивность на стадии получения клеточного материала. 10 ил.

Description

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению плюрипотентных клеток из клеток, выделенных из пуповинно-плацентарного комплекса млекопитающего. Полученные в результате «репрограммирования» плюрипотентные клетки могут найти широкое применение в медицинской практике и в изучении механизмов «репрограммирования» и «трансдифференцировки».
В 2006 г. в лаборатории Шинья Яманаки (Киото, Япония) в терминально дифференцированные клетки мыши (фибробласты) с помощью ретровирусов были введены гены четырех транскрипционных факторов (1). Через 16 дней исследователи обнаружили, что фибробласты меняют свою морфологию, меняется и поведение клеток в культуре. В результате проведенного отбора остались клетки, которые по своим свойствам и характеристикам напоминали ЭСК мыши. Они были способны дифференцироваться в клетки взрослого организма, а также колонизировать ткани животных после их введения в бластоцисту. По своему внешнему виду, свойствам и генетическому портрету они были близки, но не идентичны ЭСК, полученным естественным путем, поэтому они получили название iPS (induced pluripotency stem) стволовые клетки с индуцированной плюрипотентностью. Из 24 генов-кандидатов наилучшие результаты дала комбинация генов Oct3/4, Sox2, c-Myc и Klf4. Гены Oct3/4 и Sox2 кодируют транскрипционные факторы, которые функционируют на ранних стадиях эмбриогенеза, а в клетках взрослого организма они не работают. Ген c-Myc тоже кодирует транскрипционный фактор, но в отличие от двух предыдущих он не является специфичным, а участвует в контроле клеточного цикла и деления любой клетки и является протоонкогеном. Последний ген Klf4 также не имеет определенной временной или тканевой специфичности и кодирует транскрипционный фактор, может играть как роль активатора, так и репрессора транскрипции, однако функции его известны чрезвычайно мало. Если первые два гена являются весьма специфичными для ранних стадий эмбриогенеза, то два последних играют большую роль в процессах образования опухолей.
Использование протоонкогена c-Myc привело к повышенной частоте опухолеобразования у полученных животных, а эффективность процедуры получения изначальных клеток была очень низка.
В настоящее время уже получены iPS клетки из десятка специализированных тканей организма, в том числе и человека. Кроме эмбриональных и кожных фибробластов, в iPS были превращены нейрональные предшественники, эпителиальные клетки кишечника, гематопоэтические, мезенхимальные стволовые клетки, мышечные, кератиноциты, гепатоциты, герминальные и другие (2).
Несмотря на воспроизведение сходных экспериментов в различных лабораториях, наиболее работоспособной оказывается генетическая система первооткрывателя (1), все остальные не столь эффективны.
Сильное мутагенное воздействие (вирусы + гены транскрипционных факторов + онкогены), да еще отбор на среде для культивирования ЭСК приводит к тому, что появляются единичные клетки, которые преодолели процесс селекции. В исходных работах эффективность образования iPS составляла сотые доли процента. Скорее всего, именно по этой причине существует большой разброс, наблюдаемый для «репрограммированных» клонов. На самом деле эти рассуждения говорят в пользу того, что и во взрослом организме могут потенциально существовать клетки, которые ближе по своим свойствам к плюрипотентным, чем остальное большинство.
К недостаткам всех известных методов репрограммирования соматических клеток можно отнести следующее.
1. Введение в клетку гена в составе разнообразных векторов, особенно вирусных, приводит к трансгенному клеточному материалу, в котором гены и векторы, их содержащие, интегрируют в разные места геномы, тем самым модифицируя организм, что может привести к нежелательным последствия в будущем, в том числе и онкогенезу. Кроме онкогенеза за счет встраивания вирусной ДНК в геном существует значительная опасность реактивации трансгенов (генов, введенных в составе вирусов) в процессе жизнедеятельности клеток, их последующей дифференцировке. Это приведет к тому, что в отдельно взятой клетке опять может произойти репрограммирование, она может приобрести свойства плюрипотентности. При этом, находясь в окружении уже дифференцированных клеток организма, эти случайно репрограммированные клетки могут дать начало другим тканям, что приведет к появлению хористий и гамартий. Такое неправильное развитие ткани в конечном итоге опять может привести к возникновению опухоли. Генетическая модификация с помощью ДНК имеет также ряд недостатков в плане эффективности производства кодируемых ДНК белков. Во-первых, с молекулы ДНК должна быть синтезирована РНК. Синтез РНК происходит в ядре, поэтому из цитоплазмы молекула ДНК должна проникнуть в ядро. Большинство систем доставки ДНК, исключая вирусную, доставляют ДНК только в цитоплазму, откуда она должна случайным образом проникнуть в ядро. При этом количество молекул, которое проникло в ядро, неизвестно, не является стандартным, а разброс может привести к негативным последствиям в случае практического использования. Во-вторых, для синтеза РНК в клетке необходимо наличие промотора (последовательности, обеспечивающей посадку транскрипционных факторов клетки). Разные типы клеток имеют различный набор транскрипционных факторов, поэтому трудно подобрать промоторную последовательность, которая будет обеспечивать стандартную экспрессию с введенной конструкции в клеточном ядре. Например, промотор EF1 альфа не работает в фибробластах. Наиболее универсальными промоторными последовательностями, которые работают в большинстве типов клеток, но с разной эффективностью, являются вирусные промоторы, такие как CMV, RSV, SV40 и другие. При этом не обеспечивается стандартность работы в различных типах клеток и вводится ДНК фрагмент вирусного генома, что представляет собой определенную опасность в связи с возможным онкогенезом в случае интеграции промоторной последовательности в геном клетки. В-третьих, синтезированная в клеточном ядре РНК должна мигрировать в цитоплазму. При эндогенном синтезе РНК с геномной последовательностью, молекулы несут интроны и другие последовательности, обеспечивающие стабильность РНК и ее направленный транспорт в цитоплазму. В случае использования трансгена в большинстве случаев РНК лишены этих последовательностей, поэтому эффективность транспорта РНК из ядра в цитоплазму низкая, а незащищенные последовательности РНК подвергаются гидролизу РНКазами. Это приводит к существенному снижению эффективности и отсутствию стандартизации синтеза белкового продукта в цитоплазме.
2. В процессе индивидуального развития организма (онтогенеза) клетки проходят путь от состояния тотипотентности (зигота), через плюрипотентность (внутренняя клеточная масса, эмбриональные стволовые клетки in vitro), к терминальной дифференцировке (специализированные ткани). Специализированные ткани оргназма и региональные стволовые клетки, поддерживающие регенерацию этих тканей, не существуют бесконечно долго. Происходит процесс старения, который сопровождается смертью организма. Процесс старения организма связывают с целом рядом внутриклеточных событий, к основным относится накопление клетками биологического «мусора» (неразлагаемые белки, липиды и др) и генетического «мусора» (мутации, накопившиеся в клетках в процессе онтогенеза). Таким образом, клетки взрослого организма в процессе онтогенеза накапливают те или иные необратимые изменения, которые выражаются в процессе старения и приводят к смерти организма. Изменение генетической программы клетки взрослого организма возможно с использованием ряда методов, как репрограммирование с помощью переноса ядра (Вильмут), генетическое репрограммирование с использованием генов (Weintraub, Yamanaka). Однако в этих случаях происходит репрограммирование генома и клетки, уже накопивших необратимые изменения, поэтому последующее использование такого материала для целей терапии может привести к негативным последствиям в виде преждевременного старения, смерти или в лучшем случае развитию опухоли. Более того, клеточный материал млекопитающих и человека для репрограммирования не всегда бывает доступен, а процедура его взятия является инвазивной.
В результате проведенных исследований нами установлено, что плюрипотентные клетки могут быть эффективно получены из клеток пуповинно-плацентарного комплекса путем введения в них РНК, содержащих в своем составе последовательности, обеспечивающие переход клеток к плюрипотентному состоянию.
Предлагаемый нами метод репрограммирования соматических клеток основан на введении в клетку РНК, полученной в системе транскрипции in vitro, т.е. вне клетки. При этом используются безопасные прокариотические промоторные последовательности, например, SP6, Т7, Т3 и другие и соответствующие им полимеразы SP6, Т7, Т3. При этом синтезированная in vitro РНК перед введением в клетку очищается современными методами ионнобменной хроматографии от чужеродных белков и чужеродной ДНК. Получаемые in vitro количества РНК могут измеряться милиграммами и даже граммами, а система in vitro транскрипции может быть стандартизована. В этом случае можно с точность до молекулы рассчитать какое количество РНК, кодирующей тот или иной белковый продукт, может проникнуть в клетку млекопитающих in vitro или in vivo. Для доставки РНК в клетку могут быть использованы такие методы, как химическая трансфекция с использованием химических веществ, например дендример, биологическая трансфекция с использованием липидов и белков, например липосомы, электромеханическая трансфекция, например электорпорация. Также РНК можно вводить в составе бактерий, катионных, анионных полимеров, липосомальных комплексов, под действием электрического поля, инертных частиц или других способов, пригодных для введения нуклеиновых кислот в клетку. При этом РНК попадает в цитоплазму клетки, минуя стадию выхода из ядра и разрушения. Таким образом, с нее в цитоплазме сразу может начаться синтез соответствующих белков. Количество РНК, с которой будет происходить синтез, может быть при этом четко определено. Среднее время полураспада молекулы РНК в клетке составляет несколько часов (3-6), а вводимая молекула лишена последовательностей, с которых может произойти синтез ДНК. Таким образом, при введении РНК не происходит генетической модификации клетки, не изменяется клеточный геном и в клетку не попадают генетические элементы вирусов, которые могут привести к онкогенезу. Более того, не требуется дополнительного времени для попадания молекул в ядро, на синтез РНК и ее транспорт обратно в цитоплазму, а количество вводимой РНК может быть стандартизовано.
Также основным отличием от известных способов получения плюрипотентных клеток является то, что использованы клетки пуповинно-плацентарного комплекса млекопитающего, в которые вводят известные последовательности, обеспечивающие переход клеток к плюрипотентному состоянию, в составе РНК.
Во время рождения млекопитающего (человека) происходит отделение пуповинно-плацентарного комплекса, содержащего ряд клеточных популяций, например фибробласты, кератиноциты, эндотелиоциты, гемопоэтические и мезенхимальные клетки, которые могут быть изолированы, размножены и сохранены. Эти клетки являются самыми «молодыми» клетками организма, они еще не были экспонированы в окружающей среде, а получение их на этой стадии не инвазивно. Таким образом, все типы клеток, содержащиеся в пуповинно-плацентарном комплексе, являются наиболее доступными и безопасными для индивидуального репрограммирования, поскольку имеют минимально возможный набор дефектов, приобретаемых в процессе онтогенеза. Весь набор клеток, выделяемый из пуповинно-плацентарного комплекса, может быть использован для введения в них рибонуклеиновых кислот определенного состава для их перехода в плюрипотентное состояние.
В качестве последовательностей, обеспечивающих переход клеток к плюрипотентному состоянию, могут быть использованы (Reprogramming Factors), соответствующие белкам: Oct4 (POU5Fl),Sox2, HNF3b, PDX1, HNF6, ngn3, PAX4. NKX 2.2,FoxB3,HNF4a, Nkx2.5, Nkx2.2, Nkx6.1 и другие семейства Nkx, Pax4, Klf4, Ngn3, Pdxl, Mafa или другие, приводящие к желаемым изменениям свойств культуры. Они могут быть введены в клетки в составе РНК совместно или поодиночке.
Таким образом, изобретение может быть охарактеризовано следующей совокупностью существенных признаков «Способ получения плюрипотентных клеток с помощью введения в клетки млекопитающего нуклеиновых кислот, имеющих в своем составе по меньшей мере одну последовательность, обеспечивающую переход клеток к плюрипотентному состоянию, отличающийся тем, что используют соматические клетки пуповинно-плацентарного комплекса, а в качестве нуклеиновых кислот вводят очищенную РНК, синтезированную in vitro, используя невирусные методы трансфекции».
Полученные таким образом плюрипотентные клетки для дальнейшего их использования могут быть селектированы через 6-10 дней с использованием сред, поддерживающих рост эмбриональных стволовых клеток млекопитающих и человека (KnockOut ДМЕМ, заменитель сыворотки, mTeSR или другие), в отсутствии или при наличии фидерного слоя клеток. Для получения желаемого фенотипа клеток могут быть использованы среды, поддерживающие рост мышечных клеток, например кардиомиоцитов, секреторных клеток, например инсулин-продуцирующих, фильтрующих клеток, например гепатоцитов, нейрональных, глиальных и других. При культивировании плюрипотентных клеток на этих средах через 10-20 дней формируются клетки желаемого фенотипа. Полученные клеточные типы могут быть размножены in vitro для увеличения количества. Определенные количества клеток могут быть использованы для дальнейшего применения с целью терапии заболеваний и скрининга субстанций.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1.
Эндотелиоциты, выделенные из пупочного канатика человека, культивировали в определенном составе среды, как Алфа MEM, 20% FBS, non-essensial aminiacids, 10-6 M гидрокортизона, IGF 5 нг/мл, bFGF 5 нг/мл, VEGF 10 нг/мл, EGF 5 нг/мл (фиг.1). На 2-3 пассаже культивирования проводили трансфекцию культуры эндотелиоцитов, синтезированной in vitro РНК. Для доставки использован реагент Turbofect (Fermentas) в соответствии с рекомендациями производителя. Были использованы РНК, содержащие последовательности, соответствующие белкам Oct4 (POU5F1), Sox2 и Klf4. Трансфекции проводились ежедневно на протяжении 3 дней. Через 6 дней после последней трансфекции клетки переносили на другие чашки, которые покрыты 0,1% желатином (Merck) и на которых находятся инактивированные эмбриональные фибробласты мыши в качестве фидера. При этом использовали культуральную среду следующего состава: 80% KnockOut DMEM, 20% FBS (ES qualified), 1 мМ глутамина, 1% заменимых аминокислот, 50 units/мл пенициллина, 50 µg/мл стрептомицина (все от Invitrogen), 0,1 мМ β-меркаптоэтанола (Sigma).
Через 17 дней сформировались колонии, идентичные тем, которые формируются эмбриональными стволовыми клетками человека (фиг.2).
Формирование колоний происходит и при применении другой среды, поддерживающей рост эмбриональных стволовых клеток, например, mTeSR (фиг.3).
Эти клетки можно обозначить как ССПК - селектированные соматические плюрипотентные клетки.
Эффективность получения ССПК составляет более 0,001%. Полученные клеточные популяции могут быть в соответствующих условия культивированы и размножены. При этом они сохраняют нормальный кариотип, соответствующий исходным клеткам (фиг.4), но их фенотип и свойства меняются. Использование последовательностей Oct4 (POU5F1), Sox2 и Klf4 приводит к появлению маркеров SSEA4, TRA1-60, экспрессии гена Nanog, FoxD3 и других, что свойственно эмбриональным стволовым клеткам человека.
Получившиеся клетки по своему генотипу полностью соответствуют исходным, не исключая и комплекс иммуногистосовместимости 1 и 2 классов. Полученные плюрипотентные клетки могут формировать ткани всех трех зародышевых листков, что подтверждается формированием эмбриоидных телец (фиг.5А).
Эмбриоидные тела содержат клетки трех зародышевых листков, мезодерму (фиг.5В окрашивание антителами к CD 105 (зеленый) и МОС-31 (красный)), энтодерму (фиг.5В окрашивание антителами к альфа-фетапротенину), эктодерму (фиг.5С окрашивание антителами к десмину) и тератомы (фиг.5E, F гематоксилин-эозин окрашивание тератом).
Таким образом, полученные из эндотелия клетки являются плюрипотентными и из них могут быть получены все типы тканей млекопитающих (человека). Например, на фиг.6 показаны нейроглиальные клетки, полученные из ССПК. Также могут быть получены клетки другой специализации, включая эндотелий, кардиомиоциты, гепатоциты, бета-клетки, кератиноциты, нейросенсорные, пигментированные и другие типы клеток, составляющие организм млекопитающих. При этом они являются генетически идентичными организму, от которого были получены исходно эндотелиоциты.
Пример 2.
Получение клеток с индуцированной плюрипотентностью из фибробластов пупочного канатика.
Фибробласты пупочного канатика культивировались в среде DMEM/F12 15% сыворотки и 10 нг/мл основной фактор роста фибробластов (Peprotech) (фиг.7).
Для трансфекции нуклеиновыми кислотами использовался реагент Effecten (Qiagen) или XFect (Clontech), как описано производителем. Через 10 дней культивирования клетки пересевались на среду, как описано в примере 1. Через 28 дней культивирования в среде для ЭСК формировались колонии, аналогичные эмбриональным стволовым клеткам человека (фиг.8).
Проведенные иммуногистохимический и молекулярный анализы показали, что полученные колонии имеют стабильный кариотип и экспрессируют маркеры, характерные для эмбриональных стволовых клеток человека. Эффективность возникновения колоний не зависит от производителя трансфекционных реагентов.
Пример 3. Получение индуцированных плюрипотентных клеток из клеток крови пуповинно-плацентарного комплекса.
Пуповинная кровь, освобожденная от эритроцитарной массы центрифугированием, высевалась в питательную среду RPMI, 10% сыворотки. Клетки не разделялись на адгезионные или суспензионные (фиг.9). Трансфекция нуклеиновыми кислотами производилась с помощью реагентов Turbofect (Fermentas) или Effecten (Qiagen).
Через 7-10 дней после трансфекции клетки пересевались на среду для культивирования ЭСК, как описано в примере 1. Через 35 дней после пересева на Матригеле начинали формироваться колонии клеток, аналогичные по своей морфологии колониям ЭСК человека (фиг.10). Через 40 дней индивидуальные колонии можно было пересевать для последующего наращивания.
Проведенный молекулярно-генетический и иммуногистохимический анализ показал, что получившиеся культуры клеток имеют маркеры эмбриональных стволовых клеток человека, нормальный кариотип, а также формируют в культуре эмбриоидные тельца, что свидетельствует о функциональной плюрипотентности полученных клеток. При применении различных трансфекционных реагентов не отмечено разницы в эффективности формирования колоний, что свидетельствует о том, что для индукции плюрипотентного состояния может быть использован любой из липосомальных агентов трансфекции нуклеиновых кислот.
Данные примеры показывают только частный случай способа получения плюрипотентных клеток.
Предложенный способ позволяет эффективно получать плюрипотентные клетки из «молодых» клеток пуповинно-плацентарного комплекса, при этом снижается вероятность возникновения онкогенеза и других негативных последствий репрограммирования.
Источники информации
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ получения плюрипотентных клеток с помощью введения в клетки млекопитающего нуклеиновых кислот, имеющих в своем составе по меньшей мере одну последовательность, обеспечивающую переход клеток к плюрипотентному состоянию, отличающийся тем, что используют соматические клетки пуповинно-плацентарного комплекса, а в качестве нуклеиновых кислот вводят РНК, синтезированную in vitro, используя невирусные методы трансфекции.
RU2009113457/13A 2009-04-10 2009-04-10 Способ получения плюрипотентных клеток RU2399667C1 (ru)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113457/13A RU2399667C1 (ru) 2009-04-10 2009-04-10 Способ получения плюрипотентных клеток
JP2012504647A JP2012523231A (ja) 2009-04-10 2010-03-03 多能性幹細胞の製造方法
CA2758299A CA2758299C (en) 2009-04-10 2010-03-03 Method of preparing pluripotent stem cells
PCT/RU2010/000099 WO2010117301A2 (ru) 2009-04-10 2010-03-03 Способ получения плюрипотентных клеток
EA201101288A EA019719B1 (ru) 2009-04-10 2010-03-03 Способ получения плюрипотентных клеток
EP10761921.5A EP2418273A4 (en) 2009-04-10 2010-03-03 METHOD FOR PRODUCING PLURIPOTENT CELLS
US13/263,451 US20120129256A1 (en) 2009-04-10 2010-03-10 Method of preparing pluripotent stem cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113457/13A RU2399667C1 (ru) 2009-04-10 2009-04-10 Способ получения плюрипотентных клеток

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2399667C1 true RU2399667C1 (ru) 2010-09-20

Family

ID=42936760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009113457/13A RU2399667C1 (ru) 2009-04-10 2009-04-10 Способ получения плюрипотентных клеток

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120129256A1 (ru)
EP (1) EP2418273A4 (ru)
JP (1) JP2012523231A (ru)
CA (1) CA2758299C (ru)
EA (1) EA019719B1 (ru)
RU (1) RU2399667C1 (ru)
WO (1) WO2010117301A2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2458983C1 (ru) * 2011-07-18 2012-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации Способ получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из фибробластов пациентов с болезнью хангингтона
RU2603731C2 (ru) * 2010-10-26 2016-11-27 Бак Инститьют Фор Эйдж Рисёрч Понижающая регуляция трансктипции sine/alu ретротранспозонов для индукции или восстановления способности к пролиферации и/или плюрипотентности стволовой клетки
RU2614269C2 (ru) * 2015-07-21 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук (ИХФ РАН) Способ введения диэлектрического микроконтейнера в клетку млекопитающего с использованием фемто-пикосекундных импульсов лазерного излучения
US9730959B2 (en) 2011-12-29 2017-08-15 “Nextgen” Company Limited Biocomposite for regeneration of injured tissue and organs, a kit for making the biocomposite, a method of making the biocomposite and a method of treating injuries

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8802438B2 (en) 2010-04-16 2014-08-12 Children's Medical Center Corporation Compositions, kits, and methods for making induced pluripotent stem cells using synthetic modified RNAs
US8940294B2 (en) 2012-03-02 2015-01-27 Tissuetech, Inc. Methods of isolating and culturing stem cells

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335833A1 (de) * 2003-08-05 2005-03-03 Curevac Gmbh Transfektion von Blutzellen mit mRNA zur Immunstimulation und Gentherapie
DE102005046490A1 (de) * 2005-09-28 2007-03-29 Johannes-Gutenberg-Universität Mainz Modifikationen von RNA, die zu einer erhöhten Transkriptstabilität und Translationseffizienz führen
US20070087437A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Jifan Hu Methods for rejuvenating cells in vitro and in vivo
US8278104B2 (en) * 2005-12-13 2012-10-02 Kyoto University Induced pluripotent stem cells produced with Oct3/4, Klf4 and Sox2
JP2008307007A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Bayer Schering Pharma Ag 出生後のヒト組織由来未分化幹細胞から誘導したヒト多能性幹細胞
US20120282229A1 (en) * 2007-08-01 2012-11-08 Christian Kannemeier Non-viral delivery of transcription factors that reprogram human somatic cells into a stem cell-like state
EP2072618A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-24 Johannes Gutenberg-Universität Mainz Use of RNA for reprogramming somatic cells
EP2192174B1 (en) * 2008-11-21 2015-11-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Reprogramming cells toward a pluripotent state

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KNUT WOLTJEN et al. Piggyback transposition reprograms fibroblast to induced pluropotent stem cells. Nature 458, 9 April 2009, published online 1 March 2009, p.766-770. KEISUKE KAJI et al. Virus-free induction of pluripotency and subsequent excision of reprogramming factors. Nature 458, 9 April 2009, published online 1 March 2009, p.771-775. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603731C2 (ru) * 2010-10-26 2016-11-27 Бак Инститьют Фор Эйдж Рисёрч Понижающая регуляция трансктипции sine/alu ретротранспозонов для индукции или восстановления способности к пролиферации и/или плюрипотентности стволовой клетки
RU2458983C1 (ru) * 2011-07-18 2012-08-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации Способ получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из фибробластов пациентов с болезнью хангингтона
US9730959B2 (en) 2011-12-29 2017-08-15 “Nextgen” Company Limited Biocomposite for regeneration of injured tissue and organs, a kit for making the biocomposite, a method of making the biocomposite and a method of treating injuries
RU2614269C2 (ru) * 2015-07-21 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук (ИХФ РАН) Способ введения диэлектрического микроконтейнера в клетку млекопитающего с использованием фемто-пикосекундных импульсов лазерного излучения

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010117301A3 (ru) 2010-12-02
EA019719B1 (ru) 2014-05-30
US20120129256A1 (en) 2012-05-24
JP2012523231A (ja) 2012-10-04
EP2418273A2 (en) 2012-02-15
EA201101288A1 (ru) 2012-03-30
CA2758299C (en) 2015-09-29
WO2010117301A2 (ru) 2010-10-14
CA2758299A1 (en) 2010-10-14
EP2418273A4 (en) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6937821B2 (ja) 生体組織から単離できる多能性幹細胞
Sánchez-Danés et al. Efficient generation of A9 midbrain dopaminergic neurons by lentiviral delivery of LMX1A in human embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells
US11261426B2 (en) Pluripotent stem cell that can be isolated from body tissue
RU2399667C1 (ru) Способ получения плюрипотентных клеток
KR20140050514A (ko) 세포 배양 기재, 및 그것을 사용한 세포 배양 방법 및 만능 줄기 세포의 분화 유도 방법
JP2022513355A (ja) 条件付き不死化に関する制御可能な導入遺伝子を含む人工多能性細胞
JP2022069552A (ja) Rnaでの幹細胞分化による肝細胞の誘導
JP2024045609A (ja) RNAでの幹細胞分化による膵臓β細胞の誘導
WO2013011093A1 (en) Novel method for generation of neural progenitor cells
KR102137883B1 (ko) 페닐부틸산나트륨을 포함하는 고효율 세포전환용 배지 첨가제
KR102137884B1 (ko) 타우로우루소디옥시콜린산을 포함하는 고효율 세포전환용 배지 첨가제
WO2013124309A1 (en) Direct reprogramming of somatic cells into neural stem cells
KR102137885B1 (ko) 부틸화하이드록시아니솔을 포함하는 고효율 세포전환용 배지 첨가제
WO2012071108A1 (en) Somatic cell-derived pluripotent cells and methods of use therefor
WO2015098111A1 (ja) iPS細胞の樹立方法および幹細胞の長期維持方法
Xu et al. Road to future: iPSC clinical application in Parkinson’s disease treatment
JP2023090959A (ja) 幹細胞の製造方法、及び癌細胞化のリスク低減方法
JP2015123079A (ja) iPS細胞の樹立方法および幹細胞の長期維持方法
Palecek Pluripotent stem cells: Sources and characterization
Chung Reprogramming of somatic cells: a tool for modelling neurodegenerative diseases
Rajala Development of human stem cell culture conditions for clinical cell therapy

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20180316

PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180327

Effective date: 20180327

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190411

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 8-2020

HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20200609

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220414