Постигнато е безпрецедентнo постижение - създадени са миши стволови клетки, способни да генерират напълно развита мишка, като са използвани генетични инструменти от едноклетъчен организъм, с който споделяме общ предшественик, предхождащ появата на животните.
Този пробив променя нашето разбиране за генетичния произход на стволовите клетки, предлагайки нова гледна точка върху еволюционните връзки между животните и техните древни едноклетъчни роднини.
В този експеримент, който звучи като научна фантастика, д-р Алекс де Мендоса (Alex de Mendoza) от Университета "Куин Мери", Лондон, си сътрудничи с изследователи от университета в Хонг Конг. Те използват ген, открит в хоанофлагелати (Choanoflagellate), едноклетъчен организъм, свързан с животните, за да създаде стволови клетки, които те след това са използвали, за да дадат началото на жива, дишаща мишка. Хоанофлагелатите са най-близките живи роднини на животните и техните геноми съдържат версии на гените Sox и POU, характерни с това, че стимулират плурипотентността - потенциал на клетка да се развие във всеки тип клетка - в стволови клетки на бозайници. Това неочаквано откритие оспорва дългогодишната представа, че тези гени са се развили само при животните.
"Чрез успешното създаване на мишка с помощта на молекулярни инструменти, получени от нашите едноклетъчни роднини, ние сме свидетели на изключителна непрекъснатост на функцията през почти милиард години еволюция", отбелязва д-р де Мендоса. "Проучването показва, че ключови гени, участващи в образуването на стволови клетки, може да са възникнали много по-рано от самите стволови клетки, може би помагайки да се проправи пътя за многоклетъчния живот, който виждаме днес."
Нобеловата награда за 2012 г. на Шиня Яманака демонстрира, че зрели клетки могат да бъдат препрограмирани и да станат плурипотентни, да се получат стволови клетки от "диференцирани" клетки само чрез експресиране на четири фактора, включително гените Sox (Sox2) и POU (Oct4). В това ново изследване, чрез набор от експерименти, проведени в сътрудничество с лабораторията на германския биолог д-р Ралф Яух (Ralf Jauch) в Университета на Хонконг, Център за транслационна биология на стволови клетки, екипът въвежда хоанофлагелатни Sox гени в миши клетки, заменяйки естествения Sox2 ген, постигайки препрограмиране към състояние на плурипотентни стволови клетки. За да се потвърди ефикасността на тези препрограмирани клетки, те са инжектирани в развиващ се миши ембрион. Получената химерна мишка показа физически черти както от донорния ембрион, така и от лабораторно индуцираните стволови клетки, като петна от черна козина и тъмни очи, потвърждавайки, че тези древни гени са изиграли решаваща роля в превръщането на стволовите клетки в съвместими с развитието на животното.
Така изглежда един от използваните в изследването хоанофлагелати, Salpingoeca helianthica, ('cm' = яка от микровласинки, 'pf' = задна филоподия) мащабните ленти са 5 μm (микрон, (1μ) = 1/1000 мм). Кредит: Wikimedia Commons / Martin Carr et al; https://doi.org/10.1016/j.ympev.2016.10.011
Проучването проследява как ранните версии на Sox и POU протеини, които свързват ДНК и регулират други гени, са били използвани от едноклетъчни предци за функции, които по-късно ще станат неразделна част от образуването на стволови клетки и развитието на животните.
"Хоанофлагелатите нямат стволови клетки, те са едноклетъчни организми, но имат тези гени, които вероятно контролират основните клетъчни процеси, които многоклетъчните животни вероятно по-късно са използвали отново за изграждане на сложни организми", обяснява д-р де Мендоса.
Това ново прозрение подчертава еволюционната гъвкавост на генетичните инструменти и предлага поглед върху това как ранните форми на живот може да са използвали подобни механизми, за да стимулират клетъчната специализация, много преди да се появят истинските многоклетъчни организми, както и върху значението на рециклирането в еволюцията.
Това откритие има последици отвъд еволюционната биология, потенциално информирайки нови постижения в регенеративната медицина. Чрез задълбочаване на нашето разбиране за това как се е развила машината за стволови клетки, учените могат да идентифицират нови начини за оптимизиране на терапиите със стволови клетки и подобряване на техниките за препрограмиране на клетки за лечение на заболявания или възстановяване на увредена тъкан.
"Изучаването на древните корени на тези генетични инструменти ни позволява да правим иновации с по-ясен поглед върху това как механизмите за плурипотентност могат да бъдат променени или оптимизирани", коментира д-р Яух, отбелязвайки, че напредъкът може да възникне от експериментиране със синтетични версии на тези гени, които могат да се представят дори по-добре от животинските гени в определени контексти.
Справка: Ya Gao, Daisylyn Senna Tan, Mathias Girbig, Haoqing Hu, Xiaomin Zhou, Qianwen Xie, Shi Wing Yeung, Kin Shing Lee, Sik Yin Ho, Vlad Cojocaru, Jian Yan, Georg K. A. Hochberg, Alex de Mendoza, Ralf Jauch. The emergence of Sox and POU transcription factors predates the origins of animal stem cells. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-54152-x
Източник: Scientists recreate mouse from gene older than animal life, Queen Mary University of London
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари