Ключ к разблокировке дифференцировки в эмбриональных стволовых клетках с дефицитом микроРНК

Более 200 различных типов клеток человека имеют одинаковую ДНК, но экспрессируют разные наборы генов. Все эти типы клеток произошли от эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), которые называют плюрипотентными, так как они могут дифференцироваться во все эти различные клеточные судьбы.

Одна из активных областей биологии — клетки, имитирующие эти исходные ЭСК, называемые индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSC). С помощью генетических и биохимических методов исследователи могут вернуть дифференцированную клетку (например, фибробласт кожи) в плюрипотентное состояние.

Такие iPSC имеют потенциал для создания тканей в регенеративной медицине, моделирования заболеваний человека или получения клеток для скрининга лекарств. Но для будущего прогресса с iPSC необходимо более глубокое понимание базовой биологии плюрипотентности и дифференцировки.

В исследовании, опубликованном в Stem Cell Reports, Риу Чжао и коллеги частично ответили на давний вопрос: почему плюрипотентные стволовые клетки с мутациями, блокирующими производство микроРНК, не могут дифференцироваться?

Исследователи обнаружили ключ, который позволяет этим клеткам с дефицитом микроРНК дифференцироваться в нервные клетки, включая подтипы с маркерами дофаминергических, глутаматергических и ГАМКергических нейронов.

Основные выводы:

• Ключевой игрок: Оказалось, что для дифференцировки в нервные клетки достаточно одной микроРНК (miR-302) или одного белка (p53).
• Эксперимент: Миметик miR-302, доставленный с помощью специально сконструированного лентивируса, позволил провести нейральную дифференцировку мышиных ЭСК, лишенных гена Dgcr8 (жизненно важного для обработки более 2000 микроРНК в клетках).
• Механизм: Анализ профилей экспрессии генов показал изменения во многих наборах генов, регулируемых p53 (белком-супрессором опухолей, "стражем генома"). miR-302 снижала экспрессию p53, связываясь с 3'-нетранслируемой областью его мРНК.
• Подтверждение: Прямое ингибирование p53 с помощью антигена большого T обезьяньего вируса, короткой шпилечной РНК (shRNA) или даже делеция самого гена p53 позволяла ЭСК или iPSC дифференцироваться в нейроны без необходимости в miR-302.

Заключение: Барьером, препятствующим спецификации нейрональной линии из стволовых клеток с дефицитом микроРНК, является экспрессия p53. Ключи для разблокировки дифференцировки в другие клеточные линии из таких клеток пока неизвестны.