Понимание истоков эмбриональных стволовых клеток помогает предсказать их будущее

Обычно эмбриональные стволовые клетки существуют всего день или два, начиная формирование самого эмбриона, а затем исчезают.

Однако в лабораторной чашке Петри они ведут себя скорее как постоянные стволовые клетки — самообновляются и демонстрируют способность формировать клетки почти любого типа, состояние, называемое тотипотентностью.

Доктор Томас Цвака и его коллеги показали, что выращенные в лаборатории клетки экспрессируют белок Blimp1, который подавляет дифференцировку в соматические клетки во время развития половых клеток. Исследования этих клеток показывают, что они также экспрессируют другие гены, связанные с ранней спецификацией зародышевых клеток. Отчёт об их работе опубликован в журнале Current Biology.

«Что такое эмбриональные стволовые клетки? Это довольно неожиданно, что они у нас есть. В эмбрионе есть масса клеток, которые в конечном итоге формируют эмбрион, но они не сохраняются. У них нет встроенной программы, позволяющей им сохраняться», — сказал Цвака.

Чтобы изучить это, он исследовал мышей. Если поместить массу клеток в чашку Петри в лаборатории, они ведут себя как стволовые клетки со способностью к самообновлению и тотипотентности.

Понимание того, что происходит на ранних стадиях развития эмбриональных стволовых клеток в лаборатории, может помочь усовершенствовать процесс их выращивания, а также процесс создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток — клеток, полученных из соматических клеток взрослого организма.

«Эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки плохо изучены. Если мы знаем, что происходит, когда мы получаем эмбриональные стволовые клетки в лаборатории, это проинформирует нас, когда мы будем создавать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Конечный продукт похож», — пояснил Цвака.

Процесс создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, по его словам, «шумный и случайный».

«Каждый раз клоны выглядят по-разному и появляются в разные моменты времени», — сказал Цвака.

В лабораторной чашке развитие эмбриона мыши продолжается довольно организованно в течение двух или трёх дней, но когда отдельные клетки разделяют и выращивают поодиночке, начинают появляться эмбриональные стволовые клетки. Лишь крошечное подмножество — примерно 1% — клеток становится эмбриональной стволовой клеткой в лаборатории.

«Мы обнаружили, что эти клетки (из которых получаются эмбриональные стволовые клетки) почти по всем характеристикам напоминают ранние зародышевые клетки (примордиальные половые клетки)», — сказал он.

Похоже, что именно эти, казалось бы, зародышевые клетки и дают начало эмбриональным стволовым клеткам в культуре.

«Зародышевые клетки в эмбрионе уникальны и плюрипотентны и имеют очень сложную программу, которая защищает их от превращения в соматические клетки. Они сохраняют своё примитивное состояние», — объяснил он.

Blimp1 является главным регулятором зародышевых клеток. В будущем Цвака надеется, что исследователи в обеих областях смогут сотрудничать и учиться друг у друга.