Исследование показывает, как эмбриональные стволовые клетки управляют развитием человека

Исследователи из Йеля детально показали, как три гена в человеческих эмбриональных стволовых клетках (ЭСК) регулируют развитие. Это открытие углубляет понимание того, как выращивать эти клетки для терапевтических целей.

Этот процесс, описанный в выпуске журнала Cell Stem Cell от 6 апреля, отличается у человека и мыши, что подчеркивает важность исследований с использованием именно человеческих ЭСК.

«Трудно понять по мыши, как эти клетки работают у человека, — сказала Наталья Иванова, старший автор исследования. — Человеческие сети организуют себя совершенно иначе».

ЭСК образуются вскоре после зачатия и уникальны тем, что каждая клетка может стать любым типом клеток в организме. По мере развития клетки становятся всё более специализированными, теряя способность превращаться в другие типы — за исключением обновления за счёт новых стволовых клеток. Учёные стремятся понять процессы самообновления и дифференцировки, чтобы лечить множество заболеваний, связанных с повреждением клеток (болезнь Паркинсона, травмы спинного мозга, болезни сердца, Альцгеймер).

Было установлено, что три гена, активных на ранних стадиях развития — Nanog, Oct 4 и Sox 2 — необходимы для поддержания способности стволовой клетки к самообновлению и предотвращению преждевременной дифференцировки в «неправильные» типы клеток. Из-за ограничений на использование человеческих ЭСК большая часть исследований работы этих генов проводилась на мышах.

Новое исследование показывает, что человеческие ЭСК функционируют принципиально иначе, чем мышиные. Например, у человека Nanog взаимодействует с Oct 4, чтобы регулировать дифференцировку клеток нейроэктодермы — линии, дающей начало нейронам и другим клеткам центральной нервной системы. В то же время Sox 2 подавляет дифференцировку мезодермы — линии, из которой образуются мышцы и многие другие типы тканей. Oct 4 сотрудничает с другими генами и играет ключевую роль в регуляции всех четырёх ранних клеточных линий: эктодермы, мезодермы, эндодермы (дающей начало кишечнику и железам, таким как печень и поджелудочная) — а также в создании новых стволовых клеток. Самообновление стволовых клеток связано с несколькими формами рака.

Иванова подчеркивает, что в регуляции этих ранних изменений развития должны быть задействованы многие другие гены, и её лаборатория сейчас исследует этот вопрос.