Учёные определили ген, необходимый для дифференцировки стволовых клеток молочной железы
Новый аналитический метод позволил учёным из Института Уайтхеда идентифицировать регуляторный ген, необходимый для дифференцировки стволовых клеток молочной железы. Ингибирование этого гена, известного как RUNX1, препятствует выходу клеток из состояния стволовой клетки.
"Мы очень рады этому открытию, так как оно предлагает новое решение проблемы расширения стволовых клеток в культуре. Вместо того чтобы пытаться воссоздать ниши стволовых клеток в лаборатории, что чрезвычайно сложно, можно просто удерживать стволовые клетки в бипотентном состоянии, ингибируя гены, необходимые для их дифференцировки, такие как RUNX1. Этот альтернативный подход открывает мир возможностей для регенеративной медицины", — говорит член Института Уайтхеда Пийуш Гупта.
До сих пор поиск генов, контролирующих самообновление и дифференцировку стволовых клеток, опирался на маркеры, которые маркируют определённые состояния клеток. Когда такие маркеры доступны, исследователи могут отслеживать стволовые клетки и наблюдать за их поведением. Однако проблема в том, что доступно очень мало маркеров, чтобы отличить стволовые клетки от их немного более дифференцированных аналогов, известных как клетки-предшественники.
Лаборатория Гупты разработала метод под названием perturbation-expression analysis of cell states (PEACS), который идентифицирует гены, регулирующие состояние клетки, отслеживая изменения в смеси стволовых клеток, ранних предшественников и более дифференцированных типов клеток в ответ на факторы, влияющие на их "стволовость". PEACS описан в текущем выпуске журнала PLOS Computational Biology.
Чтобы проверить возможности PEACS, аспирант лаборатории Гупты Итан Сокол проанализировал линию человеческих стволовых клеток молочной железы. Ткань молочной железы состоит из нескольких типов тканей, таких как дольки, производящие молоко, и протоки, которые его транспортируют. Во время развития эти ткани формируются стволовыми клетками молочной железы.
PEACS идентифицировал в клетках три гена, вызывающих значительные изменения в соотношении стволовых клеток к дифференцированным. Два фактора имеют установленную роль в регуляции и дифференцировке стволовых клеток молочной железы. Третий, RUNX1, не был известным регулятором стволовых клеток молочной железы, но было показано, что он дерегулирован или мутирован при некоторых лейкемиях и раках молочной железы. Член Института Уайтхеда Питер Реддиен также недавно определил, что гомолог RUNX1, активный в стволовых клетках плоских червей, жизненно важен для регенерации в ответ на повреждение.
Чтобы наблюдать роль RUNX1 в стволовых клетках молочной железы, Сокол ингибировал ген, что привело к стазису клеток и образованию шаров недифференцированных стволовых клеток. Когда экспрессия RUNX1 возобновляется, сферы клеток образуют протоки и дольки, состоящие из дифференцированных клеток.
Поскольку RUNX1 играет важную роль в стволовых клетках молочной железы и при раке молочной железы, Гупта хотел бы больше узнать о регулируемых им генах и вышестоящих факторах, контролирующих его активацию.
Что касается PEACS, Сокол хочет проверить, можно ли использовать его для поиска лекарств, контролирующих состояние стволовых клеток.
"Мы думаем, что может быть действительно интересно искать химические ингибиторы или активаторы самообновления в разных популяциях стволовых клеток. Используя наш алгоритм, можно просканировать химическую библиотеку и найти те соединения, которые влияют на состояние клетки — либо на дифференцировку, либо на самообновление. Они могут быть интересными кандидатами как для регенеративной медицины, так и для поддержания популяции клеток в чистом состоянии", — говорит Сокол.