Контроль активности генов в развитии человека

Исследователи из Института Бабрахама раскрыли новое понимание молекулярных переключателей, контролирующих активность генов в человеческих эмбриональных стволовых клетках. Это открывает новые пути для повышения эффективности направления стволовых клеток к созданию нужного типа клеток — необходимое условие для реализации их потенциала в регенеративной медицине.

В развивающемся эмбрионе и в процессе специализации стволовых клеток активность генов должна строго контролироваться (процессом, называемым эпигенетикой). Один из основных способов регуляции этого процесса — белковый комплекс Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2), который удерживает гены в выключенном состоянии, пока они не потребуются. Хотя известно, что PRC2 необходим для контроля активности генов во время развития плодовой мушки и мыши, его роль в развитии человека или специализации стволовых клеток изучена плохо.

Как описано в журнале Cell Reports, исследователи использовали технику редактирования генов CRISPR для удаления PRC2 из человеческих эмбриональных стволовых клеток. Потеря PRC2 привела к включению многих генов, которые в норме в этих клетках неактивны. Интересно, что набор включившихся генов играет важную роль в формировании специализированных типов клеток в развивающемся эмбрионе. Это открытие показывает, что одна из основных функций PRC2 — удерживать эти гены, определяющие идентичность клеток, выключенными на самых ранних стадиях развития человека, пока они не потребуются.

Исследователи также обнаружили, что качество и стабильность эмбриональных стволовых клеток были нарушены, когда этот набор генов аномально включался. Эти изменения привели к неспособности эмбриональных стволовых клеток, лишённых PRC2, правильно специализироваться в зрелые типы клеток.

Доктор Питер Рагг-Ганн, старший автор исследования и руководитель исследовательской группы в Институте Бабрахама, пояснил: «Эта работа важна, потому что она показывает, что активность генов контролируется сходными молекулярными переключателями в развитии человека, как и у других видов, таких как мушка и мышь. Мы также обнаружили специфические для человека различия в том, как эмбриональные стволовые клетки реагируют на нарушение регуляции генов. Эти результаты дают новое понимание развития нашего собственного вида и могут открыть новые способы превращения эмбриональных стволовых клеток в полезные типы клеток, такие как клетки сердца и поджелудочной железы, которые можно использовать для клеточной заместительной терапии».