Тератомы — «монстр-опухоли» — стали новой моделью для изучения человеческого развития

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили использовать тератомы — сложные опухоли, состоящие из различных тканей (костной, мозговой, мышечной, волос), — в качестве уникальной модели для изучения раннего развития человека. Результаты опубликованы 4 ноября в журнале Cell.

Уникальная модель

Тератомы (от греч. «чудовищные опухоли») формируются из массы стволовых клеток, которые бесконтрольно дифференцируются во все типы тканей организма. Хотя их обычно считают нежелательным побочным продуктом исследований стволовых клеток, учёные увидели в них возможность изучать развитие человека.

  • Преимущества модели: Тератома — это сосудистая, трёхмерная структура из специфичной для человека ткани, содержащая множество клеточных линий (органов) одновременно. Это делает её идеальной для воссоздания контекста человеческого развития.

Методология исследования

  1. Создание моделей: Тератомы выращивали из человеческих стволовых клеток, введённых под кожу иммунодефицитным мышам.
  2. Анализ: С помощью метода single-cell RNA sequencing (секвенирование РНК отдельных клеток) учёные составили карту 20 устойчивых клеточных типов (линий), включая мозг, кишечник, мышцы и кожу, присутствовавших во всех проанализированных тератомах.
  3. Скрининг генов: Технология CRISPR-Cas9 использовалась для скрининга и «нокаута» 24 генов, известных как регуляторы развития. Это позволило быстро идентифицировать гены, влияющие на формирование нескольких линий одновременно — задача, требующая множества экспериментов на других моделях, например, органоидах.

«Молекулярная скульптура» тканей

Исследователи продемонстрировали возможность целенаправленного обогащения тератомы определённой тканью (в данном случае — нервной). Для этого использовалась микроРНК-генная цепь, которая действует как «молекулярное долото»:

  • Она селективно уничтожает нежелательные ткани с помощью «гена-самоубийцы».
  • В результате остаётся только интересующая клеточная линия. Это открывает перспективы для тканевой инженерии.

Значение работы

Исследование устанавливает тератому как мощную новую платформу для изучения, манипулирования и инженерии человеческих клеток и тканей с беспрецедентной эффективностью, позволяя в одном эксперименте получить данные, для которых ранее требовались десятки отдельных опытов.