Выключение «мусорной ДНК» может позволить стволовым клеткам стать нейронами

В статье, опубликованной в журнале PNAS, исследователи NIH впервые сообщают, что древние вирусные гены, когда-то считавшиеся «мусорной ДНК», могут играть роль в процессе клеточной дифференцировки. Серия доклинических экспериментов показала, как некоторые гены человеческих эндогенных ретровирусов (HERV-K), встроенные в хромосомы 12 и 19, могут контролировать созревание человеческих стволовых клеток в нейроны. Эксперименты провели исследователи из лаборатории Авиндры Ната в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта (NINDS) NIH.

В ходе эволюции человеческий геном поглотил тысячи генов HERV, и почти 8% нашей ДНК составляют их остатки. Ранее считавшиеся неактивными, эти гены, как показали недавние исследования, могут быть вовлечены в эмбриональное развитие, рост опухолей и повреждение нервов при рассеянном склерозе. Лаборатория Ната ранее связала боковой амиотрофический склероз (БАС) с активацией гена HERV-K. В новом исследовании под руководством Тонгуанга (Дэвида) Вана команда показала, что деактивация этого гена может освободить стволовые клетки для превращения в нейроны.

Ключевые эксперименты:

• Модель: Исследователи использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), полученные из клеток крови здоровых добровольцев.
• Находка: На поверхности стволовых клеток обнаружился высокий уровень белка оболочки HERV-K подтипа HML-2. Этот белок постепенно исчезал по мере дифференцировки клеток в нейроны с помощью двухэтапного протокола.
• Ускорение дифференцировки: Процесс превращения в нейроны ускорялся при выключении генов HML-2 в стволовых клетках или при обработке клеток антителами против белка HML-2.
• Замедление дифференцировки: Искусственное увеличение количества генов HML-2 в клетках, наоборот, задерживало нейральную дифференцировку.
• Механизм: Взаимодействие на поверхности клетки между белком HML-2 и иммунным белком CD98HC, вероятно, сдерживает дифференцировку, запуская внутренние химические реакции, контролирующие рост клеток и опухолей.

В будущем команда планирует исследовать, как гены HERV-K могут влиять на формирование связей в нервной системе.