Впервые описан сигнальный путь пищеварительной линии планарий

Научное исследование впервые описывает функцию сигнального пути рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) в дифференцировке пищеварительной линии планарий. Эволюционно консервативный путь EGFR играет фундаментальную роль в регуляции дифференцировки и пролиферации клеток у многих организмов (например, в нейральных стволовых клетках млекопитающих) и гиперактивирован при большинстве видов рака у человека.

Статья опубликована в журнале Development исследователями Франсеском Себрией, Сарой Барберан и Сусанной Фрагас из Департамента генетики, микробиологии и статистики Института биомедицины Университета Барселоны (IBUB).

Изучение судьбы взрослых стволовых клеток планарий

Планария Schmidtea mediterranea — беспозвоночное, используемое как модель в генетике развития и биомедицинских исследованиях. Она обладает высокой регенеративной способностью, основанной на плюрипотентных взрослых стволовых клетках — необластах, которые сохраняются в течение всего жизненного цикла. Это исключительная модель для изучения поведения таких стволовых клеток in vivo.

По словам профессора Франсеска Себрии, руководившего проектом, необласты необходимы как для обновления клеток при гомеостазе, так и для регенерации тканей и органов после ампутации. Однако до сих пор мало известно о сигнальных путях, регулирующих окончательную дифференцировку различных типов клеток из их предшественников.

Путь EGFR: раскрытие загадок клеточной дифференцировки

Это первое исследование, демонстрирующее фундаментальную роль пути EGFR в окончательной дифференцировке конкретного типа клеток — клеток пищеварительной системы. Для получения результатов эксперты комбинировали эксперименты по РНК-интерференции для "выключения" генов с маркерами (EdU) для отслеживания судьбы клеток, происходящих из необластов.

Как отмечает ведущий автор Сара Барберан, в отличие от предыдущих работ, в данном случае впервые показано, что путь EGFR важен для регенерации и поддержания пищеварительной системы и абсолютно необходим для дифференцировки клеток-предшественников пищеварительной системы в зрелые пищеварительные клетки.

Команда охарактеризовала функцию гена Smed-egfr-1 в пути EGFR планарий, который состоит из 9 лигандов типа EGF и 6 рецепторов (EGFR). Было установлено, что при "выключении" гена Smed-egfr-1 клетки пищеварительной системы, погибающие при естественном обновлении тканей, не могут быть заменены новыми, что приводит к дегенерации пищеварительной системы за несколько недель. Это происходит потому, что предшественники этой линии не могут дифференцироваться и накапливаются вне пищеварительной системы. Аналогичный эффект наблюдается и при регенерации этой ткани.

Изучение рецепторов и лигандов в пути EGFR

Помимо характеристики гена Smed-egfr-1, эксперты определили, что Smed-nrg-1, вероятно, является лигандом, облегчающим дифференцировку предшественников пищеварительной системы. Эксперименты по РНК-интерференции для гена Smed-nrg-1 вызывали у планарий те же дефекты, что и "выключение" Smed-egfr-1: невозможность регенерации и поддержания пищеварительной системы из-за накопления недифференцированных предшественников в паренхиме.

Новое исследование важно для подтверждения роли рецептора Smed-egfr-1 и вероятного лиганда Smed-nrg-1 в дифференцировке предшественников пищеварительной системы. Однако путь EGFR у планарий состоит из 9 лигандов и 6 рецепторов. Теперь ученым предстоит выяснить, участвуют ли другие рецепторы и лиганды в дифференцировке других популяций клеток-предшественников. В частности, они изучают рецептор Smed-egfr-3, экспрессируемый в центральной нервной системе, чтобы проверить его роль в дифференцировке предшественников нейральных популяций. Если это так, можно будет сделать вывод, что путь EGFR может иметь общую функцию как посредник клеточной дифференцировки у планарий.