Индуцированные стволовые клетки выявили различия между людьми и человекообразными обезьянами

Исследователи из Института биологических исследований Солка впервые превратили клетки кожи шимпанзе и бонобо в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs), способные формировать любые другие клетки или ткани организма.

Теперь, помимо моделирования болезней, можно сравнивать iPSCs человека и наших ближайших родственников — человекообразных обезьян, с которыми мы разделяем большинство генов. Это даёт ключ к пониманию молекулярных и клеточных особенностей, делающих нас людьми.

В новом исследовании, опубликованном 23 октября в журнале Nature, учёные обнаружили различия в регуляции «прыгающих генов» или транспозонов — мобильных элементов ДНК, способных копировать и вставлять себя в разные участки генома. Эти гены могут быстро перетасовывать ДНК и, вероятно, влияют на эволюцию наших геномов.

Учёные выявили гены, экспрессия которых различается в iPSCs человека, шимпанзе и бонобо. К их удивлению, два из этих генов кодируют белки, подавляющие активность транспозона L1 (long interspersed element-1). Человеческие iPSCs экспрессировали более высокие уровни этих супрессоров — APOBEC3B и PIWIL2.

Эксперименты с меченым флуоресцентным белком L1 показали, что в iPSCs нечеловеческих приматов новые вставки этого элемента происходят чаще, чем в человеческих клетках. Избыток APOBEC3B и PIWIL2 подавлял мобильность L1 в клетках обезьян. Анализ уже секвенированных геномов подтвердил, что у приматов больше копий последовательностей L1, чем у людей.

Это может означать, что люди прошли через одно или несколько «эволюционных узких мест», снизивших изменчивость нашего генома. Известно, что геномы человека менее вариабельны, чем геномы шимпанзе.

Исследование доказывает, что технология iPSCs может использоваться для изучения эволюционных различий между людьми и другими приматами. Учёные планируют делиться технологией и данными с научным сообществом, что особенно важно в условиях строгих ограничений на исследования человекообразных обезьян.

В дальнейшем команда планирует дифференцировать стволовые клетки в нейроны и другие ткани, чтобы сравнить их свойства у разных видов, а также изучить различия в восприимчивости к раку, генетическим заболеваниям и вирусным инфекциям.