Учёные нашли способ эффективнее создавать специализированные клетки
Исследователи из Центра регенеративной медицины и стволовых клеток имени Эли и Эдит Броуд Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) обнаружили, что метаболическая молекула альфа-кетоглутарат помогает плюрипотентным стволовым клеткам быстрее созревать на ранних этапах превращения во взрослые органы и ткани. Результаты, опубликованные в журнале Cell Metabolism, могут быть ценны для учёных, работающих над созданием клеточных терапий на основе стволовых клеток для широкого спектра заболеваний.
Плюрипотентные стволовые клетки способны создавать любые специализированные клетки организма (процесс дифференцировки). Учёные исследуют их, чтобы научиться генерировать здоровые ткани для лечения таких состояний, как болезнь Альцгеймера или слепота. Однако для этого необходимо подобрать правильные условия и смесь молекул, которые направят дифференцировку в нужное русло.
«Одна из главных проблем в нашей области — эффективное создание из плюрипотентных стволовых клеток специализированных клеток, способных выполнять конкретные функции в организме», — говорит старший автор исследования доктор Майкл Тейтелл. — «Наши открытия могут помочь преодолеть эту проблему».
В ходе дифференцировки метаболизм клеток меняется, и они начинают эффективнее преобразовывать сахара в энергию. Учёные предположили, что метаболиты могут не просто быть побочными продуктами этого сдвига, но и активно помогать клеткам дифференцироваться.
Ключевой эксперимент:
- К стандартной смеси молекул, превращающей человеческие плюрипотентные стволовые клетки в клетки нервной системы, добавили альфа-кетоглутарат.
- В первые четыре дня эксперимента на 5–40% больше клеток дифференцировалось в нейральные клетки по сравнению с контролем.
- Аналогичный ускоряющий эффект наблюдался при добавлении альфа-кетоглутарата к «коктейлям» для получения других типов клеток.
«Сам по себе альфа-кетоглутарат, вероятно, не запускает дифференцировку, но когда вы добавляете его к другим факторам, он, судя по всему, ускоряет этот процесс», — пояснила первый автор исследования Тара ТеСлаа.
Механизм действия:
Альфа-кетоглутарат известен своей способностью влиять на регуляцию генов, удаляя метильные химические группы с ДНК клетки (процесс деметилирования). Учёные предположили, что молекула помогает «выключать» гены, связанные с плюрипотентностью, и «включать» гены, способствующие дифференцировке.
- Для проверки гипотезы в смесь добавили сукцинат — химическое вещество, блокирующее реакцию деметилирования, которую стимулирует альфа-кетоглутарат.
- Добавление сукцината привело к более медленной и менее эффективной дифференцировке, что подтвердило роль альфа-кетоглутарата в регуляции генов.
«До недавнего времени метаболитам не уделялось внимания как инструменту помощи в дифференцировке плюрипотентных стволовых клеток. Эта работа помогает изменить эту точку зрения», — отметил Тейтелл.
Учёные планируют дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какие именно гены регулирует альфа-кетоглутарат, и надеются, что их работа станет основой для тестирования этой молекулы в различных процессах дифференцировки стволовых клеток.