Почему стволовые клетки должны держаться вместе

Ученые из Университета Копенгагена и Университета Эдинбурга определили ключевой набор функционально значимых факторов, регулирующих способность эмбриональных стволовых клеток к самовозобновлению. Ключевую роль играет белок Oct4 и то, как он заставляет стволовые клетки слипаться. Идентификация этих факторов станет важным инструментом для разработки более эффективных и безопасных способов получения специализированных клеток для будущей регенеративной клеточной терапии таких заболеваний, как диабет и болезнь Паркинсона. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Было известно, что белок Oct4 играет ключевую роль в поддержании эмбриональных стволовых клеток в чистом виде, активируя гены стволовых клеток. Однако до сих пор не было известно, какие из 8000 или более возможных генов-мишеней Oct4 фактически поддерживают самовозобновление.

Сравнив эволюцию стволовых клеток у лягушек, мышей и человека, ученые из Датского центра стволовых клеток (DanStem) и Центра регенеративной медицины MRC в Эдинбурге смогли связать белок Oct4 со способностью клеток к адгезии (слипанию). Они обнаружили, что для процветания эмбриональным стволовым клеткам необходимо держаться вместе, и роль Oct4 заключается в том, чтобы обеспечивать это.

«Эмбриональные стволовые клетки могут оставаться вечно молодыми, если только они не становятся взрослыми специализированными клетками в процессе дифференцировки. Наше исследование показывает, что Oct4 предотвращает этот процесс, заставляя стволовые клетки прилипать друг к другу», — говорит доктор Алессандра Ливиньи, научный сотрудник Эдинбургского университета.

Идентификация специфических генов

Исследовательские группы успешно идентифицировали 53 гена из более чем 8000 возможных кандидатов, которые вместе с Oct4 функционально регулируют клеточную адгезию. Это открытие прокладывает путь к более эффективному способу поддержания стволовых клеток в недифференцированном состоянии.

«Эмбриональные стволовые клетки характеризуются, среди прочего, своей способностью бесконечно самовозобновляться и дифференцироваться во все типы клеток организма — свойство, называемое плюрипотентностью. Однако, чтобы использовать их в медицине, нам необходимо уметь поддерживать их в качестве стволовых клеток до тех пор, пока они не понадобятся. Когда мы хотим превратить стволовую клетку в специфическую, например, в инсулин-продуцирующую бета-клетку или нейрон, этот процесс должен происходить точно и эффективно. Мы не можем этого сделать, если не понимаем, как поддерживать стволовые клетки в качестве стволовых», — говорит профессор Джошуа Брикман из DanStem.

Будущий потенциал

Это новое понимание не только позволит эффективнее поддерживать эмбриональные стволовые клетки в чистом состоянии, но и более эффективно перепрограммировать взрослые клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки). Эти клетки обладают многими свойствами эмбриональных стволовых клеток, но могут быть получены от пациентов для изучения дегенеративных заболеваний и их лечения.

«Это знание потенциально может изменить способ культивирования стволовых клеток, сделав его менее затратным и более эффективным. Оно поможет разработать лучшие и безопасные способы создания специализированных клеток для будущей регенеративной медицины», — заключает профессор Джошуа Брикман.