Учёные показали, как сигнальные молекулы BMP и FGF направляют дифференцировку клеток в эмбриональном развитии

Команда под руководством Кристиана Шрётера из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде раскрыла, как антагонизм между двумя сигнальными молекулами FGF и BMP влияет на «выбор карьеры» стволовыми клетками. Особенно интересно, что стволовые клетки могут сами направлять свою судьбу. Результаты опубликованы в журнале Biology Open.

Эти открытия помогают лучше понять клеточную дифференцировку и могут стать основой для будущих разработок в области направленного выращивания тканей для клеточной заместительной терапии.

Коктейль сигнальных молекул

Коктейль различных сигнальных молекул, таких как BMP, FGF, Wnt и Nodal, играет решающую роль в определении того, чем в конечном итоге станет стволовая клетка в раннем эмбрионе. Этот коктейль смешивается окружающей внезародышевой тканью.

Роль одного из компонентов — фактора роста фибробластов (FGF) — до сих пор во многом оставалась неясной. Учёные впервые показали, что FGF действует как антагонист сигнальной молекулы BMP.

• Если FGF мало, BMP оказывает сильное действие, и с большей вероятностью развиваются клетки сердца и внезародышевая мезодерма.
• Если FGF много, эффект BMP подавляется, и с большей вероятностью растут клетки задней оси тела.

Инструктивное или интуитивное?

Результаты исследования указывают, что стволовые клетки не только направляются внешними сигналами, но и могут взять свою судьбу в собственные руки. Даже если, например, стволовым клеткам в чашке Петри постоянно добавляли FGF, чтобы они образовали клетки сердца, развивались группы совершенно других типов клеток.

Учёные предполагают, что этот процесс основан на эффекте сообщества: близко расположенные клетки могут общаться друг с другом. Они сами посылают сигналы, чтобы соседние клетки развивались в том же направлении и становились одним типом клеток.

«Наше исследование способствует лучшему пониманию самого процесса и ключевых игроков, участвующих в клеточной дифференцировке. В будущем эти и другие открытия могут помочь целенаправленно генерировать специфические типы клеток из стволовых, например, для замены погибшей ткани после инфаркта. Пока что селективное культивирование конкретных типов клеток ещё невозможно», — объясняет Кристиан Шрётер.