Расшифровка взаимодействия сигналов bFGF и интегринов в поддержании свойств hiPSC
Исследовательская группа под руководством младшего доцента Масато Накагавы изучила влияние основного фактора роста фибробластов (bFGF) и его взаимодействия с рецепторами фактора роста фибробластов (FGFR) и интегринами на поддержание свойств "праймированных" (primed) человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (hiPSC).
Исследование выявило новое тройное взаимодействие (кросс-ток) между bFGF, FGFR и интегринами, проясняющее их роль в поддержании свойств hiPSC. Работа опубликована в журнале Regenerative Therapy.
Известно, что для поддержания плюрипотентности праймированных hPSC (таких как hiPSC и человеческие эмбриональные стволовые клетки, hESC) критически важны отдельные роли bFGF и интегринов.
Однако недавние исследования показали, что взаимодействие bFGF-интегрин усиливает ангиогенез и опухолеобразование в раковых клеточных линиях, что указывает на потенциальную двойную функцию связывания bFGF как с FGFR, так и с интегринами. В новой работе исследователи определили важность связывания bFGF-FGFR и bFGF-интегрин для поддержания свойств hPSC.
В частности, было показано, что bFGF связывается как с FGFR, так и с интегринами в hiPSC, что подразумевает возможность кросс-тока между сигнальными путями FGFR и интегринов. Используя рекомбинантные человеческие белки bFGF, исследователи продемонстрировали прямое связывание bFGF с FGFR и интегринами.
Далее физиологические эффекты взаимодействий bFGF-FGFR и bFGF-интегрин на поддержание свойств hiPSC изучали, культивируя hiPSC с диким типом bFGF или мутантами bFGF, которые не связываются с FGFR, интегринами или обоими рецепторами.
Анализ экспрессии маркера плюрипотентности (OCT3/4) показал, что оба взаимодействия — bFGF-FGFR и bFGF-интегрин — были критически важны для поддержания свойств hiPSC.
Чтобы выяснить критический период, в течение которого необходим bFGF, исследователи провели эксперимент с временным курсом, манипулируя временем обработки bFGF. Они обнаружили, что bFGF необходим для поддержания свойств hiPSC в течение первых 24 часов культивирования. Примечательно, что в этот период критически важным оказалось связывание bFGF с FGFR, тогда как связывание с интегрином было необязательным.
Для понимания регуляции свойств hPSC исследователи изучили последующие события после связывания bFGF-FGFR и bFGF-интегрин в hiPSC, сосредоточившись на активации киназ, регулируемых внеклеточными сигналами (ERK), и фокальной адгезионной киназы (FAK) как нижестоящих сигналов активации bFGF и интегринов соответственно.
Этот анализ показал, что активация ERK, запускаемая связыванием bFGF-FGFR, была критична для поддержания свойств hPSC в первые 24 часа культивирования. В то же время, и связывание bFGF-FGFR, и bFGF-интегрин способствуют накоплению фокальных адгезий, состоящих из активированной FAK (pFAK), по краю колоний и помогают поддерживать свойства hPSC.
Чтобы проверить, является ли одновременное связывание bFGF с FGFR и интегрином критическим для поддержания свойств hPSC, исследователи изучили эффекты обработки hiPSC смесью мутантов bFGF — одного, неспособного связываться с FGFR, и другого, неспособного связываться с интегринами.
Примечательно, что iPSC, обработанные этой смесью мутантов bFGF, не могли поддерживать свойства hPSC, что указывает на необходимость одновременного связывания bFGF с обоими рецепторами — FGFR и интегринами.
В этом исследовании было обнаружено, что одновременное связывание bFGF как с FGFR, так и с интегрином является незаменимым для поддержания свойств hPSC. Более того, была раскрыта важная роль кросс-тока между сигналами bFGF-FGFR и bFGF-интегрин, что открывает путь для дальнейшей работы по более глубокому пониманию молекулярных механизмов поддержания плюрипотентности в hiPSC.