Опыт изучения генетической стабильности ИПСК, предназначенных для моделирования наследственных заболеваний

   Введение. Одним из условий достоверности и воспроизводимости исследований на клеточных моделях является их генетическая стабильность. Для индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) характерно спонтанное возникновение генетических аномалий. Контроль генетической стабильности ИПСК необходим каждые 5-10 пассажей в процессе культивирования. Оптимизация подходов к рутинному анализу генетической стабильности ИПСК требует изучения спектра аномалий, характерных для этих клеток, их структуры и потенциальной функциональной значимости.

   Цель: выявление и анализ аномалий генома в культурах ИПСК, полученных в российских лабораториях.

   Методы. Линии ИПСК (n = 66), полученные в пяти лабораториях из материала 6 здоровых доноров и 27 пациентов с диагностированными генетическими заболеваниями (15 нозологий), были проанализированы методом кариотипирования. Обнаруженные аномалии кариотипа валидировали методами флуоресцентной гибридизации in situ, спектрального кариотипирования и хромосомного микроматричного анализа.

   Результаты. Аномалии кариотипа были выявлены в 23,6 % образцов и включали трисомию по хромосомам 20 и 8, изохромосому 20q и структурные перестройки с участием хромосом 1, 2, 8, 15, 18. Рекуррентные увеличения числа копий сегментов хромосом 1q и 20q составили 69 % выявленных аберраций.

   Выводы. Структура и частота аномалий кариотипа в выборке линий ИПСК из российских лабораторий сопоставима с ранее опубликованными данными, полученными при анализе линий из зарубежных коллекций. Высокая доля рекуррентных аберраций указывает на перспективность внедрения таргетных методов анализа генетической стабильности клеточных линий.

1. Ludwig T.E., Andrews P.W., Barbaric I., et al. ISSCR standards for the use of human stem cells in basic research. Stem Cell Rep. 2023;18:1744–52.

2. Stavish D., Price C.J., Gelezauskaite G., et al. Feeder-free culture of human pluripotent stem cells drives MDM4-mediated gain of chromosome 1q. Stem Cell Rep. 2024;19:1217–32.

3. Al Delbany D., Ghosh M.S., Krivec N., et al. De Novo Cancer Mutations Frequently Associate with Recurrent Chromosomal Abnormalities during Long-Term Human Pluripotent Stem Cell Culture. Cells. 2024;13:1395.

4. Pridgeon C.S., Forootan S.S., Zhang F., et al. In Vivo Tumorigenicity of the 20q11.21 Amplicon in an Engraftment Model of hPSCs and Differentiated Liver Cells. J Stem Cells Regen Med. 2023. doi: 10.46582/jsrm.1901002.

5. Vitillo L., Anjum F., Hewitt Z., et al. The isochromosome 20q abnormality of pluripotent cells interrupts germ layer differentiation. Stem Cell Rep. 2023;18:782–97.

6. Andrews P.W., Barbaric I., Benvenisty N., et al. The consequences of recurrent genetic and epigenetic variants in human pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 2022;29:1624–36.

7. Laing O., Halliwell J., Barbaric I. Rapid PCR Assay for Detecting Common Genetic Variants Arising in Human Pluripotent Stem Cell Cultures. Curr Protoc Stem Cell Biol. 2019;49:e83.

8. McIntire E., Taapken S., Leonhard K., Larson A.L. Genomic Stability Testing of Pluripotent Stem Cells. Curr Protoc Stem Cell Biol. 2020;52:e107.

9. Assou S., Girault N., Plinet M., et al. Recurrent Genetic Abnormalities in Human Pluripotent Stem Cells: Definition and Routine Detection in Culture Supernatant by Targeted Droplet Digital PCR. Stem Cell Rep. 2020;14:1–8.

10. Vaz I.M., Borgonovo T., Kasai-Brunswick T.H., et al. Chromosomal aberrations after induced pluripotent stem cells reprogramming. Genet Mol Biol. 2021;44:e20200147.

11. Lei Y., Al Delbany D., Krivec N., et al. SALL3 mediates the loss of neuroectodermal differentiation potential in human embryonic stem cells with chromosome 18q loss. Stem Cell Rep. 2024;19(4):562-578.