Выявлены потенциально регенеративные стволовые клетки у морского анемона, связанные с консервативными генами

Морской анемон Nematostella vectensis потенциально бессмертен. Используя молекулярно-генетические методы, биологи развития под руководством Ульриха Технау из Венского университета впервые идентифицировали возможных кандидатов в мультипотентные стволовые клетки у этого организма.

Эти стволовые клетки регулируются эволюционно высококонсервативными генами, которые у человека обычно активны только при формировании половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов). Однако у древних типов животных, таких как стрекающие (cnidarians), эти гены обеспечивают высокую регенеративную способность и даже позволяют избегать старения. Результаты опубликованы в Science Advances и в будущем могут дать представление о процессе старения у человека.

Стволовые клетки обеспечивают постоянное обновление различных клеток и тканей. Если они теряют эту способность или их количество уменьшается в течение жизни, организм стареет или развиваются болезни.

В то время как человек и большинство позвоночных могут регенерировать лишь части определенных органов или конечностей, другие группы животных обладают гораздо более сильными механизмами регенерации. Эта способность обеспечивается плюрипотентными или мультипотентными стволовыми клетками, которые могут дифференцироваться почти во все типы клеток организма.

Морской анемон Nematostella vectensis обладает высокой регенеративной способностью: он может размножаться бесполым путем почкованием и не проявляет признаков старения. Однако до сих пор исследователям не удавалось идентифицировать у него стволовые клетки.

Используя новый метод "Single Cell Genomics", команда Технау смогла идентифицировать клетки сложного организма на основе их специфических транскриптомных профилей и определить, из каких стволовых клеток они развились.

"Комбинируя анализ экспрессии генов на уровне одной клетки и трансгенез, мы смогли идентифицировать большую популяцию клеток в морском анемоне, которые образуют дифференцированные клетки, такие как нервные клетки и железистые клетки, и поэтому являются кандидатами в мультипотентные стволовые клетки", — объясняет первый автор Андреас Деннер. До сих пор они оставались незамеченными из-за своего крошечного размера.

Эти потенциальные стволовые клетки экспрессируют эволюционно высококонсервативные гены nanos и piwi, которые обеспечивают развитие половых клеток у всех животных, включая человека. Специфически мутируя ген nanos2 с помощью генетических ножниц CRISPR, ученые также доказали, что этот ген необходим для формирования половых клеток у морских анемонов. Это доказывает, что данная функция гена возникла около 600 миллионов лет назад и сохранилась до наших дней.

В будущих исследованиях команда планирует выяснить, какие особые свойства стволовых клеток морского анемона ответственны за его потенциальное бессмертие.