Новости | P-тельца управляют судьбой клеток: команда Университета Колорадо выявила ключевой механизм дифференцировки клеток

Новости | P-тельца управляют судьбой клеток: команда Университета Колорадо выявила ключевой механизм дифференцировки клеток

Стволовые клетки — универсальный строительный материал организма, но как они «узнают», в какой тип клеток превратиться? После почти трёх десятилетий исследований стволовых клеток учёные нашли важную подсказку о судьбе клеток в клеточной структуре, называемой P-тельцем.

Новое совместное исследование Университета Колорадо в Боулдере и Медицинского колледжа Бейлора показывает, что P-тельца играют центральную роль в регуляции дифференцировки клеток. Манипулируя этими клеточными хранилищами, команда эффективно получила в лаборатории типы клеток, которые раньше было крайне трудно получить. Среди них — предшественники половых клеток, из которых развиваются сперматозоиды и яйцеклетки, а также тотипотентные клетки, способные развиться в любой тип клеток организма.

«Клеточная алхимия»: наука об управлении судьбой клеток

«Я воспринимаю это как своего рода клеточную алхимию», — сказал соруководитель исследования Джастин Брамбо, доцент кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития CU Boulder. «Если мы поймём и научимся контролировать переключатели, управляющие судьбой клеток, и превращать один тип клеток в другой, перед нами откроется совершенно новый мир исследований и практических применений. Наше исследование закладывает основу для этой работы».

Эти результаты могут не только углубить понимание формирования эмбриона и происхождения заболеваний, но и предложить новые подходы к лечению бесплодия, регенерации органов и тестированию лекарств. Соруководитель исследования Бруно Ди Стефано, доцент Центра клеточной и генной терапии Медицинского колледжа Бейлора, сказал: «Понимание работы биологии на самом фундаментальном уровне имеет огромную ценность».

Взгляд внутрь клеточного хранилища

Исследователи наблюдали за изменениями эмбриональных стволовых клеток человека, мыши и курицы на разных стадиях развития, сосредоточившись на P-тельцах. Эти небольшие скопления РНК и белков в цитоплазме обнаруживаются почти во всех клетках позвоночных.

Профессор биохимии CU Boulder Рой Паркер обнаружил P-тельца в 2003 году. Раньше учёные считали их просто клеточными «ящиками для хлама», где хранилась и разрушалась временно неиспользуемая РНК. Новое исследование опровергает этот взгляд: P-тельца больше похожи на организованные хранилища. Разные типы клеток хранят в них разные молекулы РНК, а после высвобождения эти молекулы могут направить клетку к другой судьбе.

Брамбо объяснил: «Наше исследование показывает, что P-тельца контролируют изменения клеточной идентичности, временно изолируя определённые продукты генов и подавляя их функцию».

Ещё более примечательно, что после разрушения P-телец и восстановления считывания их РНК клетки можно было вернуть на более гибкую стадию развития. Подобно движению от ветви обратно к стволу дерева, зрелые дифференцированные клетки вновь обрели гибкость, и их снова можно было направить к превращению в другие типы клеток.

Новая возможность для получения тотипотентных клеток

С помощью этого метода команда преобразовала зрелые клетки в клетки, подобные первичным половым клеткам (PGCLCs), и тотипотентные клетки. Брамбо сказал: «Тотипотентные клетки — почти святой Грааль биологии стволовых клеток. Надёжное получение и изучение этих клеток в лаборатории давно остаётся исключительно сложной задачей».

Это открытие создаёт несколько перспективных возможностей. Полученные в лаборатории половые клетки могут способствовать разработке новых методов лечения бесплодия, а тотипотентные клетки потенциально способны восстанавливать повреждённые органы или ткани. Ещё важнее то, что этот метод может позволить учёным прослеживать заболевание до его истоков. Например, вернув нейроны пациента с болезнью Паркинсона к самой ранней стадии развития, исследователи могли бы напрямую наблюдать, как начинается заболевание.

Разработчики лекарств также смогут использовать эти клетки ранних стадий для создания более точных моделей тестирования препаратов.

Важная роль микроРНК

Исследование также показало, что некодирующая РНК, в частности микроРНК, играет ключевую роль в определении того, какие молекулы РНК хранятся в P-тельцах. Регуляция этих микроРНК в будущем может способствовать разработке новых методов лечения конкретных заболеваний.

«Понимание механизма — лишь первый шаг», — сказал Ди Стефано. «Теперь, когда мы знаем, что приводит в действие этот процесс, мы можем начать целенаправленно им управлять».

Источник истории:

Собрано из открытых источников