Обнаружены «элитные» клетки, играющие ключевую роль в репрограммировании

Исследователи из Института биоматериалов и биомедицинской инженерии (IBBE) и Центра Доннелли Университета Торонто обнаружили популяцию клеток, названных «элитными», которые играют ключевую роль в процессе превращения дифференцированных клеток в стволовые. Это открытие имеет важное значение для регенеративной медицины.

Техника репрограммирования клеток позволяет превращать зрелые клетки в плюрипотентные стволовые клетки, способные развиться в любой тип клеток. Однако механизмы поведения отдельных клеток в популяции во время этого процесса изучены плохо.

Группа профессора Питера Зандстры исследовала этот вопрос на клетках кожи мыши — фибробластах эмбрионов мыши (MEFs). Используя технологии ДНК-штрихкодирования, каждая клетка получила уникальную метку, что позволило отслеживать их во время репрограммирования. Для анализа сложных данных применялось компьютерное моделирование.

Ключевые результаты:

• После первой недели репрограммирования до 80% исходной популяции клеток было элиминировано.
• Выжить и дать потомство смог лишь небольшой процент родительских клеток, обладающих более высокой «приспособленностью» (фитнесом). Несмотря на схожий генетический состав и внешний вид, эти клетки, названные «элитными клонами», могли чаще клонировать себя.
• «Клеточный фитнес — это, в широком смысле, способность клетки превзойти своих соседей», — поясняет ведущий автор статьи Ника Шакиба.

Исследование поддерживает точку зрения, что не все клетки имеют равную способность к репрограммированию, а только определенное их подмножество.

Совместно с профессором Дереком ван дер Коем команда выявила, что такие «элитные клоны» происходят из части эмбриона, известной как нервный гребень. Ученые предполагают, что эти клетки «предназначены быть приспособленными» и получают фору в «гонке репрограммирования», что после нескольких делений приводит к значительному преимуществу.

Значение для регенеративной медицины:

Понимание клеточной конкуренции критически важно для методов, где стволовые клетки используются для восстановления тканей. «Способность введенных клеток выживать и интегрироваться в ткани зависит от их конкурентоспособности», — отмечает Шакиба.

«Это исследование учит нас, что клеточная конкуренция — это контролируемый параметр, который можно использовать для влияния на регенеративные процессы», — говорит Питер Зандстра. Это открытие может привести к новым стратегиям для репопуляции тканей in vivo после трансплантации стволовых клеток.

Исследование опубликовано в журнале Science.