Оказывается, хромосомы в лабораторных стволовых клетках со временем открываются медленно, в той же последовательности, что и во время эмбрионального развития. Только когда определенные хромосомные области приобретут «открытое» состояние, они смогут реагировать на добавленные факторы роста и стать клетками печени или поджелудочной железы.
Это новое понимание, говорят исследователи, будет способствовать прогрессу в исследованиях стволовых клеток и разработке новых клеточных методов лечения заболеваний печени и поджелудочной железы, таких как диабет 1 типа.
«Наша способность генерировать клетки печени и поджелудочной железы из стволовых клеток отстает от достижений, которые мы сделали для других типов клеток», — сказал Майке Сандер, доктор медицины, профессор педиатрии, клеточной и молекулярной медицины и директор Исследовательского центра детского диабета в Калифорнийский университет в Сан-Диего. "Таким образом, мы еще не смогли сделать такие вещи, как тестирование новых лекарств на клетках печени и поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. Мы узнали, что если мы хотим создать определенные клетки из стволовых, нам нужны способы предсказать, как эти клетки и их хромосомы будут реагировать на факторы роста."
Сандер возглавлял исследование вместе со старшим автором Бингом Реном, доктором философии, профессором клеточной и молекулярной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего и участником исследования рака Людвига.
Хромосомы — это структуры, образованные плотно намотанной и упакованной ДНК. У человека 46 хромосом, 23 из которых унаследованы от каждого родителя. Сандер, Рен и их команды впервые составили карты хромосомных модификаций с течением времени, поскольку эмбриональные стволовые клетки дифференцировались через несколько различных промежуточных звеньев развития на своем пути к превращению в клетки поджелудочной железы и печени.
Затем, анализируя эти карты, они обнаружили связь между доступностью (открытостью) определенных участков хромосомы и тем, что они называют компетенцией развития — способностью клетки реагировать на триггеры, такие как дополнительные факторы роста.
«Мы также обнаружили, что эти хромосомные области, которые должны открыться, прежде чем стволовая клетка сможет полностью дифференцироваться, связаны с регионами, в которых наблюдаются вариации определенных болезненных состояний», — говорит Сандер.
Другими словами, если человек унаследует генетическую вариацию в одной из этих хромосомных областей, и его или ее хромосома не откроется точно в нужное время, он или она гипотетически может быть более восприимчивым к заболеванию, влияющему на этот тип клеток.
Команда Сандера в настоящее время работает над дальнейшим исследованием роли этих хромосомных регионов и их вариаций в развитии диабета, если таковая имеется.