Исследование стволовых клеток: (повторное) приобретение потенциала стать всем

Клеточная пластичность — это способность клетки создавать разные типы клеток. На ранних этапах жизни оплодотворенная одноклеточная яйцеклетка, исходящая из материнской яйцеклетки и сперматозоида отца, очень пластична — она ​​дает начало всем типам клеток тела.

Следовательно, клеточная пластичность необходима для существования многоклеточных организмов, таких как человек.
Одна оплодотворенная клетка сначала делится на две клетки (так называемая двухклеточная стадия развития). Одиночная клетка и две полученные из нее клетки обладают высочайшим уровнем клеточной пластичности: они тотипотентны, что означает, что они могут образовывать полноценный организм, включая экстраэмбриональную плацентарную ткань.

Напротив, эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны, что означает, что они могут производить все клетки организма, но, как правило, не экстраэмбриональную ткань.
В культуре эмбриональных стволовых (ES) клеток небольшая популяция (около 1%) спонтанно превращается в клетки, похожие на тотипотентные клетки эмбриона на двухклеточной стадии.

Эти ячейки называются 2-ячеечными ячейками (2CLC). В этом исследовании проф.

Доктор. Команда Марии Элены Торрес-Падилла намеревалась определить специфическую молекулярную природу этих клеток и выяснить, как они возникают.

Торрес-Падилья — директор Института эпигенетики и стволовых клеток (IES) в Центре им. Гельмгольца в Мюнхене и профессор биологии стволовых клеток в LMU. Целью команды было получить представление о молекулярных особенностях тотипотентности и выяснить, как могут происходить изменения клеточной пластичности. Их конечная цель — понять, как эти тотипотентоподобные клетки «ведут себя», чтобы они могли манипулировать ими и генерировать их in vitro.

Команда начала со сравнения генов, экспрессируемых в ES-клетках, с генами, экспрессируемыми в 2CLC. Для этого они использовали ES-клетки, которые экспрессируют зеленый флуоресцентный белок, когда клетки начинают экспрессировать ген MERVL. «MERVL — это ретротранспозон, экспрессирующийся в двухклеточных клетках», — объясняет Диего Родригес-Терронес, аспирант лаборатории Торрес-Падилья и соавтор статьи. «Использование этой клеточной линии позволяет нам отделить 2-клеточные клетки от ES-клеток в культуре путем сбора зеленых клеток, которые вошли в 2-клеточное состояние. Затем мы сравниваем гены, экспрессируемые в обоих типах клеток », — добавляет он.

Этот анализ транскриптома отдельных клеток с последующим компьютерным анализом позволил команде определить профили экспрессии генов в клетках в процессе перехода от ES-клеток к 2CLC.
Они обнаружили, что во время переходного периода клетки экспрессировали увеличивающееся количество гена, кодирующего фактор транскрипции Zscan4. Они разработали свою репортерную линию, чтобы также иметь возможность экспрессировать красный флуоресцентный белок при экспрессии Zscan4. Визуализация живых клеток подтвердила, что большинство клеток стали красными (Zscan4-положительные), прежде чем стать зелеными (MERVL-положительные 2-клеточные клетки). «Это наблюдение в сочетании с транскриптомными данными говорит нам, что клетки переходят через промежуточное состояние, прежде чем стать двухклеточными», — сказала Мария Елена Торрес-Падилья. "Основываясь на этих, казалось бы, упорядоченных изменениях в экспрессии генов, мы хотели выяснить, что может быть движущей силой появления двухклеточного состояния.

Эта информация будет иметь решающее значение для расширения наших знаний о ключевых регуляторах клеточной пластичности."
С целью выявления регуляторов хроматина, которые могут способствовать перепрограммированию клеток, команда провела скрининг siRNA, в ходе которого была нарушена экспрессия более 1000 генов, чтобы увидеть, как это повлияло на появление 2CLC. «Результаты этого скрининга были выдающимися, потому что мы идентифицировали много новых белков, которые регулируют появление 2CLC», — сказал д-р.

Ксавье Гом, соавтор статьи и постдок в лаборатории Торреса-Падиллы. Особый интерес представляло наблюдение, что снижение уровня определенного фактора хроматина (Ep400 / Tip60) приводит к увеличению количества 2CLC.

Поскольку Ep400 / Tip60 участвует в уплотнении хроматина, это наблюдение указывает на интересную связь между «открытостью» хроматина и повышенной эффективностью.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *