Учёные обнаружили переключатель, контролирующий плюрипотентность стволовых клеток
Исследователи обнаружили контрольный переключатель, регулирующий плюрипотентность стволовых клеток — их способность развиваться в любой тип клеток организма. Открытие показывает, что плюрипотентность регулируется единичным событием в процессе альтернативного сплайсинга.
Альтернативный сплайсинг позволяет одному гену производить множество различных генетических сообщений и белковых продуктов. Учёные обнаружили, что в генетических сообщениях гена FOXP1 этот переключатель активен в эмбриональных стволовых клетках, но "молчит" во "взрослых" клетках — тех, что стали специализированными клетками органов.
"Это открывает для научного сообщества тот факт, что альтернативный сплайсинг играет действительно важную роль в плюрипотентности стволовых клеток", — сказал профессор Бенджамин Бленкоу, руководитель исследования. — "Мы начинаем видеть совершенно новый ландшафт регуляции, который будет иметь решающее значение для понимания того, как производить более эффективные плюрипотентные стволовые клетки для терапевтических и исследовательских целей".
Результаты опубликованы в текущем онлайн-выпуске журнала Cell.
Как работает механизм
В стволовых клетках плюрипотентность контролируется основным набором белков — факторов транскрипции. Событие сплайсинга, обнаруженное командой Бленкоу, изменяет свойства связывания ДНК у белка FOXP1. Это, в свою очередь, контролирует экспрессию ключевых факторов транскрипции плюрипотентности, способствуя её поддержанию.
"Как механизм, контролирующий эти ключевые факторы транскрипции, он находится в самом сердце регуляторного процесса плюрипотентности", — отметил Бленкоу.
Одновременно этот механизм подавляет гены, необходимые для дифференцировки — процесса, при котором стволовая клетка теряет "стволовость" и становится конкретным типом клетки.
Значение для репрограммирования клеток
В сотрудничестве с коллегами было показано, что обнаруженный переключатель сплайсинга играет роль в репрограммировании — терапевтической методике, при которой взрослые клетки возвращают в состояние индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
"Это важная область, где нам нужно лучшее понимание, потому что репрограммирование, особенно человеческих клеток, очень неэффективно", — пояснил Бленкоу. — "Часто, если репрограммированные стволовые клетки не полностью перепрограммированы, они становятся опухолегенными и могут привести к раку".
Перспективы и дальнейшие исследования
Потенциальные применения включают выращивание клеток и тканей для тестирования лекарств или восстановления повреждённых тканей при таких заболеваниях, как болезни сердца, диабет, травмы спинного мозга и болезнь Альцгеймера.
Лаборатория Бленкоу теперь изучает, что может контролировать факторы, управляющие как альтернативным сплайсингом, так и поддержанием плюрипотентности.
"Предстоит ещё многое выяснить, но я лично верю, что в будущем есть огромный потенциал. Если мы полностью поймём регуляторные механизмы, которые позволят нам создавать однородные популяции полностью репрограммированных стволовых клеток, нет причин, по которым они не должны быть эффективными для многих различных терапий. Это произойдёт".