Новое исследование раскрывает, как эмбрион человека развивает предшественника кроветворных стволовых клеток

Кроветворные стволовые клетки, находящиеся в костном мозге, — это жизненно важный компонент для трансплантации костного мозга. Однако подходящего донора часто не удаётся найти. Новое исследование показывает, как эмбрион человека развивает предшественника кроветворных стволовых клеток. По словам учёных, это открытие можно использовать в новом методе генерации таких клеток из клеток в тканевой культуре.

Исследование, проведённое учёными из Маунт-Синай и Института генной терапии Сан-Раффаэле в Милане, подтверждает многие аспекты развития клеток, включая происхождение и регуляцию, которые, как известно, происходят как в эмбрионе мыши, так и человека. У млекопитающих кроветворные стволовые клетки возникают из специализированного типа клеток — гемогенного эндотелия. Эти клетки развиваются в ответ на критический сигнальный путь — ретиноевую кислоту, необходимую для роста. Анализ показал, что популяции стволовых клеток, полученные из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, были транскрипционно похожи на клетки раннего эмбриона человека.

В течение многих лет исследователи в области регенеративной медицины могли получать гемогенный эндотелий из эмбриональных стволовых клеток, но эти клетки не производили кроветворные стволовые клетки. В эмбрионе для развития кроветворных стволовых клеток требуется сигналинг ретиноевой кислоты. Однако современные методы получения кроветворных клеток-предшественников из человеческих плюрипотентных стволовых клеток делают это в отсутствие ретиноевой кислоты.

В новом исследовании учёные изучили зависимость от ретиноевой кислоты в ранних типах клеток, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. Они провели single cell RNA sequencing клеток in vitro, чтобы лучше понять паттерны мезодермальных типов клеток во время раннего развития. Команда определила новую стратегию получения клеток, транскрипционно сходных с гемогенными эндотелиальными клетками эмбриона человека, путём стимуляции очень дискретной исходной популяции ретиноевой кислотой.

Этот новый метод не только приближает учёных к созданию кроветворных стволовых клеток в тканевой культуре, но и открывает путь к получению специализированных типов клеток крови для переливаний и других методов лечения рака, поскольку позволяет получать из крови взрослого человека те же исходные клетки, что и в развивающемся эмбрионе.

Доктор Кристофер Стерджон из Маунт-Синай заявил: «Мы совершили крупный прорыв в нашей способности направлять развитие стволовых клеток в чашке Петри в клетки, которые имеют ту же сигнатуру экспрессии генов, что и непосредственный предшественник кроветворной стволовой клетки, найденный в развивающемся эмбрионе. Теперь мы можем сосредоточить усилия на понимании того, как получить эмбриональные кроветворные стволовые клетки, с целью использовать их в качестве замены костного мозга».

Исследование опубликовано в журнале Nature Cell Biology.