Новая система культивирования стволовых клеток может привести к будущим методам лечения различных заболеваний

Исследование под руководством молекулярных биологов из Медицинского центра UT Southwestern представляет новую систему культивирования для выращивания как эмбриональных, так и внеэмбриональных стволовых клеток, что потенциально даст важные сведения о генезисе врожденных пороков и ранних нарушений развития.

Опубликованная в журнале Cell работа международной команды из США, Китая и Японии описывает процедуры создания системы культивирования, которая впервые позволяет одновременно получать и совместно культивировать стволовые клетки как из эмбриональных, так и из внеэмбриональных тканей.

"Эти результаты представляют значительный прогресс в биологии стволовых клеток и развития благодаря созданию унифицированной системы культивирования. Использование этой новой системы не только углубляет наше понимание взаимодействия между эмбриональными и внеэмбриональными клетками во время эмбриогенеза, но и закладывает основу для создания более точных моделей эмбрионального развития и улучшенных протоколов дифференцировки стволовых клеток", — заявил ведущий автор Цзюнь Ву, доктор философии.

Исследование не только описывает новые унифицированные условия роста для эмбриональных и внеэмбриональных стволовых клеток, но и выявляет критические взаимодействия между разными типами клеток, такие как ингибирование роста плюрипотентных клеток внеэмбриональными энтодермальными клетками, и подчеркивает важность межклеточной коммуникации во время эмбриогенеза. Также идентифицированы как общие, так и уникальные факторы, участвующие в регуляции внеэмбриональных энтодермальных стволовых клеток у разных видов.

"Это фундаментальное исследование в биологии стволовых клеток может дать решающее понимание генезиса врожденных пороков и ранних нарушений развития. Полученные данные закладывают основу для потенциальных профилактических и терапевтических стратегий при таких состояниях", — отметил доктор Ву.

"В целом, способность имитировать естественную эмбриональную среду in vitro может значительно продвинуть изучение раннего развития человека и заболеваний, потенциально приводя к новым методам лечения и стратегиям профилактики", — сказала первый автор Юлей Вэй, профессор Китайского сельскохозяйственного университета в Пекине.

Новые результаты основаны на предыдущей работе лаборатории Ву, которая внесла вклад в создание новых стволовых клеток для фундаментальных и трансляционных исследований. Ученые идентифицировали несколько новых типов плюрипотентных стволовых клеток (PSCs) с различными молекулярными и фенотипическими особенностями у разных видов, создали межвидовые химеры на основе PSCs и систему комплементации бластоцист для генерации органов и тканей. Совсем недавно группа доктора Ву разработала стратегии для создания моделей эмбрионов из стволовых клеток для изучения развития в период имплантации in vitro.

В исследовании 2021 года, опубликованном в Cell Stem Cell, лаборатория Ву разработала метод культивирования, который мог генерировать промежуточное (также называемое формообразующим) состояние плюрипотентных стволовых клеток из бластоцист мышей и лошадей. Текущее исследование показало, что те же условия культивирования можно использовать для получения как эмбриональных стволовых клеток, так и внеэмбриональных стволовых клеток, таких как трофобластные стволовые клетки и внеэмбриональные энтодермальные стволовые клетки, из бластоцист мышей и приматов.

Новое исследование развивает работу лаборатории Ву по изучению взаимодействий между эмбриональными и внеэмбриональными тканями на ранних стадиях развития млекопитающих с использованием моделей эмбрионов на основе стволовых клеток. Предыдущая работа успешно создала модели ранних эмбрионов млекопитающих, включая бластоцистоподобные структуры мыши, коровы и человека (называемые бластоидами), а также структуры, напоминающие стадию перигаструляции человека (называемые человеческими перигаструлоидами).

Полученные результаты могут повлиять на исследовательские и терапевтические подходы к различным заболеваниям и состояниям, особенно связанным с:

• Нарушениями развития: Понимание координации между эмбриональными и внеэмбриональными тканями может пролить свет на врожденные пороки и нарушения развития, возникающие во время раннего эмбриогенеза.
• Аномалиями плаценты: Изучение трофобластных стволовых клеток, участвующих в формировании плаценты, может улучшить понимание дисфункций плаценты, таких как преэклампсия или приращение плаценты.
• Регенеративной медициной: Возможность совместного культивирования эмбриональных и внеэмбриональных стволовых клеток может улучшить тканевую инженерию и разработку органоидов. Это может помочь при состояниях, требующих регенерации тканей.
• Исследованием рака: Поскольку некоторые виды рака затрагивают сигнальные пути, общие для регуляции стволовых клеток, такие как FGF, TGF-β и WNT, это исследование может способствовать пониманию роста опухоли и метастазирования.
• Репродуктивным здоровьем: Исследование может привести к прогрессу в лечении бесплодия за счет улучшения понимания раннего эмбрионального развития и процессов имплантации.