Учёные представили новое понимание природы стволовых клеток
Исследователи из Института Скриппс обнаружили ключевые биохимические различия между стволовыми клетками и зрелыми клетками. Работа, опубликованная в онлайн-версии журнала Nature Chemical Biology 2 мая 2010 года, может в будущем привести к новым методам терапии.
Руководители исследования — доцент Шэн Дин и старший директор Центра масс-спектрометрии Гэри Сюздак — применили уникальный подход, чтобы понять, как стволовые клетки превращаются в специализированные клетки (например, нервные или клетки сердца). Это знание открывает путь к лечению таких заболеваний, как болезнь Паркинсона или травмы спинного мозга.
Новый взгляд через метаболом
В отличие от традиционных исследований генов и белков, учёные проанализировали метаболом — полный набор малых молекул, образующихся в процессе метаболизма. Используя метод жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (LCMS) и биоинформатическую платформу XCMS, они сравнили метаболомы эмбриональных стволовых клеток мыши и их зрелых производных.
Было идентифицировано около 60 ранее неизвестных метаболитов, связанных со созреванием клеток. Но главное открытие — неожиданная химическая закономерность.
Химическая гибкость как ключ к потенциалу
Анализ, проведённый первым автором статьи Оскаром Янесом, показал: метаболиты стволовых клеток имеют высоконенасыщенные структуры (содержат мало водорода). Такие молекулы химически активны и легко превращаются в другие соединения. По мере дифференцировки клеток в нервные или сердечные уровень этих ненасыщенных молекул снижался.
"Способность эмбриональных стволовых клеток генерировать широкий спектр клеточных типов отражается на метаболическом уровне", — прокомментировал Янес.
Это означает, что химическая гибкость метаболитов соответствует биологической пластичности самой стволовой клетки.
Экспериментальное подтверждение
Учёные подтвердили эту связь экспериментально:
- Блокировка обычного пути насыщения (окисления) препятствовала нормальной дифференцировке стволовых клеток в зрелые.
- Добавление специфических окисленных метаболитов в культуру, наоборот, способствовало дифференцировке.
Исследование также дало новое понимание роли жирных кислот (подобных тем, что содержатся в рыбьем жире). Они не только служат "строительными блоками" для клеточных мембран, но и непосредственно влияют на определение судьбы клетки.