Прорыв в понимании того, как стволовые клетки специализируются

Учёные из Института медицинских открытий Санфорда Бернема Пребиса (SBP) совершили крупный прорыв в понимании того, как клетки организма, содержащие одинаковую генетическую информацию, становятся столь разнообразными. Исследование, опубликованное в Molecular Cell, показывает, что белок OCT4 сужает спектр типов клеток, в которые могут превратиться стволовые клетки. Результаты могут повлиять на усилия по получению специфических типов клеток для будущей терапии широкого спектра заболеваний, а также помочь понять, на какие клетки влияют препараты, воздействующие на специализацию клеток.

«Мы обнаружили, что специфичный для стволовых клеток белок OCT4 подготавливает определённые гены, которые при активации заставляют клетку дифференцироваться, то есть становиться более специализированной», — сказал Ласло Надь, старший автор исследования. «Эта подготовка настраивает реакцию стволовых клеток на сигналы, индуцирующие дифференцировку, и делает лежащий в основе генетический процесс более эффективным».

Что делает OCT4

OCT4 — это фактор транскрипции, который поддерживает способность стволовых клеток давать начало любой ткани в организме. Новое исследование показывает, что на определённых генах OCT4 также сотрудничает с факторами транскрипции, активируемыми внешними сигналами, такими как рецептор ретиноевой кислоты (витамина А, RAR) и бета-катенин, чтобы включить соответствующие гены. Витамин А превращает стволовые клетки в нейронные предшественники, а активация бета-катенина сигналом Wnt может либо поддерживать плюрипотентность, либо способствовать не-нейральной дифференцировке в зависимости от других сигналов. Привлечение этих факторов «подготавливает» подмножество генов, которые могут активировать сигнал-чувствительные факторы.

Общая картина

«Наши результаты предполагают общий принцип того, как один и тот же сигнал дифференцировки индуцирует различные переходы в различных типах клеток», — добавил Надь. «Если в стволовых клетках OCT4 рекрутирует RAR к нейронным генам, то в клетках костного мозга другой фактор транскрипции рекрутировал бы RAR к генам программы гранулоцитов. Какие факторы определяют эффекты сигналов дифференцировки в клетках костного мозга — и других типах клеток — ещё предстоит выяснить».

Следующие шаги

«В некотором смысле мы нашли код для стволовых клеток, который связывает входные данные — сигналы, такие как витамин А и Wnt — с выходными данными — типом клетки», — сказал Надь. «Теперь мы планируем выяснить, ведут ли себя другие факторы транскрипции подобно OCT4 — то есть найти код в более зрелых типах клеток.

Если другие факторы также обладают этой двойной функцией — поддержанием текущего состояния и подготовкой определённых генов к реакции на внешние сигналы — это даст ответ на ключевой вопрос в биологии развития и продвинет область исследований стволовых клеток».