Reprogramowanie komórek somatycznych do pluripotencjalnych komórek macierzystych, poprzez zastosowanie charakterystycznych czynników stymulujących pluripotencję wpływa na zmiany w strukturze takich komórek. Poprzez zmiany epigenetyczne komórki całkowicie zróżnicowane przekształcane są na takie, które posiadają nieograniczone możliwości podziałowe oraz transformacyjne w stosunku do wszystkich typów komórek budujących tkanki całego organizmu. Analizowane zmiany polegają przede wszystkim na zmianie metyzacji promotorów genowych, a co za tym idzie zwiększenie ich możliwości ekspresyjnych. Demetylacja tych obszarów umożliwia przyłączenie wszelkich czynników niezbędnych do ekspresji danego genu. W przypadku niezróżnicowanych komórek macierzystych, charakteryzują się one niewielkim stopniem metyzacji genowej oraz ich zwiększona ekspresją.

Prezentowane podczas sesji wystąpienie Marty Gładych obrazowało kinetykę procesu metyzacji podczas procesu reprogramowania. Jak podkreśliła prelegentka, w swoich badaniach prowadzonych na Uniwerstytecie Medycznym w Poznaniu skupiła się na metyzacji fragmentow DNA. Na początku wystąpienia przedstawiono całą procedurę reprogramowania z wykorzystaniem systemu ekspresyjnego Tet On oraz białka znacznikowego GFP, służącego obserwacji zmian w komórkach. Wystąpienie pokazało, iż zastosowany konstrukt TRIm28/KLRAB-ZFPs powoduje metylację promotora genowego PGK. Omawiany kompleks wpływa tym samym na tworzenie fragmentów heterochromatyny, która utrudnia aktywność translacyjną takiego genu. Przedstawione w czasie prezentacji wyniki badań pokazały również, iż wytworzone w ten sposób hiPSCs wykazują porównywalny stopień metylacji z EScs oraz zdecydowanie większy od komórek somatycznych. Ponadto, nie wszystkie fragmenty są w jednakowy sposób zmetylowane. Można wyróżnić fragmenty hipo- oraz hipermetylowane, a także fragmenty z pamięcią epigenetyczną. Stopień metyzacji specyficznych fragmentów, zależy od ich funkcji – odpowiedzialne za wzrost oraz rozwój charakteryzują się zmniejszonym, a te odpowiedzialne za syntezę związków zwiększoną metyzacją.

Ludzkie indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (hiPSCs), stanowią genetycznie reprogramowane komórki somatyczne pochodzące z organizmu ludzkiego. Takie komórki wykazują właściwości pluripotencjalnych komórek macierzystych. Pomimo tego, iż są to komórki sztuczne stworzone i niewystępujące w naturze, wykazują właściwości oraz możliwości zastosowania zbliżone do embrionalnych komórek macierzystych. Zatem, są one bezcenne jako nowe źródło komórek pluripotencjalnych do odkrycia leków, terapii komórkowej oraz ich wykorzystania w badaniach podstawowych.

Technologia tworzenia iPSCs, po raz pierwszy została opisana w 2006r. przez zespół Yamanaka w przypadku komórek myszy, a rok później z ludzkich fibroblastów. Metoda opiera się na bezpośrednim reprogramowaniu dojrzałych komórek somatycznych, przy zastosowaniu specyficznych czynników, warunkujących zmiany na poziomie struktury chromatyny takich komórek. Stanowią one czynniki umożliwiające utrzymanie pluripotencjalności komórek. Badania przeprowadzane na przełomie 2006 -07, przez zespół Takahashiego zdefiniował 24 takie czynniki, które przy pomocy technologii wektora retrowirusowego wprowadzono do komórki. Wykonywane analizy umożliwiły przetestowanie wszystkich możliwości oraz wybranie zestawu cząsteczek umożliwiających reprogramowanie komórek somatycznych do pluripotencjalnych komórek macierzystych. Do tej pory, w takiej technologii najczęściej stosuje się 4 geny kodujące niezbędne w procesie różnicowania do iPSCs czynniki: OCT-3/4, SOX2, KLF4 i c-MYC. Dwa pierwsze uważane są za kluczowe elementy utrzymania pluripotentności komórek. Pozostałe, to protoonkogeny. Badania przeprowadzone w 2007r. wykazały, iż poza tym są niezbędne do indukcji pluripotencji. C-MYC, poprzez indukcję globalnej acetylacji histonów, umożliwia wiązanie OCT-3/4 i SOX2 do specyficznych miejsc docelowych, gdzie wpływają na zmiany mające na celu reprogramowanie komórek somatycznych do macierzystych. KLF4, najprawdopodobniej poprzez inhibicję p53 przyczynia się do aktywacji NANOG oraz innych specyficznych czynników embrionalnych komórek macierzystych.