Исследование путей формирования плюрипотентных клеток у грызунов и приматов

Учёные из Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) и Кембриджского института стволовых клеток (Wellcome Trust-MRC) выявили факторы, запускающие формирование плюрипотентных клеток. Результаты, опубликованные в Developmental Cell, проливают свет на раннее эмбриональное развитие человека и помогают исследованиям в области репрограммирования клеток и вспомогательных репродуктивных технологий.

Эмбриональные стволовые клетки известны своей способностью дифференцироваться в любой тип клеток — состояние, называемое плюрипотентностью. В эмбрионе это состояние кратковременно, но критически важно для нормального развития. В этом исследовании учёные картировали, когда и где гены экспрессировались (включались или выключались) на ранних стадиях развития мыши и обыкновенной игрунки (нечеловекообразного примата). Это позволило определить изменения, регулирующие плюрипотентность у обоих млекопитающих. Они проанализировали сложную сеть регуляции генов, поддерживающую плюрипотентность, уделив особое внимание её формированию и последующему распаду, когда клетки выходят из плюрипотентного состояния и становятся специализированными.

Для сравнения плюрипотентных клеток у грызунов и приматов исследователи использовали single-cell RNA sequencing на небольших кластерах клеток (8–20 клеток), чтобы установить точные паттерны экспрессии генов для конкретных стадий раннего развития. Результаты создают основу для понимания возникновения и прогрессии плюрипотентности у разных млекопитающих.

Ключевые выводы:

• Многие гены, определяющие плюрипотентность у мышей, также экспрессировались у игрунки, что демонстрирует общую основу плюрипотентности у млекопитающих.
• Обнаружены различия в сигнальных путях между видами, что указывает на неполную консервативность спецификации клеточных линий у приматов.
• WNT-сигналинг у игрунки критически важен для нормальной дифференцировки одной из первых трёх клеточных линий. Его ингибирование приводит к тому, что одна линия поглощается плюрипотентными клетками вместо правильного формирования.

Это междисциплинарное исследование объединяет эмбриологию, геномику и биоинформатику. Его результаты представляют собой ценный ресурс для идентификации факторов и путей, регулирующих плюрипотентность. Полученные знания могут быть использованы для:

• Оптимизации получения эмбриональных стволовых клеток и репрограммирования в плюрипотентное состояние в культуре клеток.
• Понимания ранних решений о судьбе клеток в эмбрионе.
• Улучшения методов развития человеческих бластоцист для вспомогательного оплодотворения.