Как стволовые клетки выбирают свою «профессию»
Стволовые клетки — это клетки, еще не выбравшие специализированную судьбу (например, стать нейроном или лейкоцитом). Их решение, кем «стать, когда вырастут», является критически важным этапом в развитии любого организма.
Исследователи из лаборатории Марианны Броннер (Калифорнийский технологический институт) сосредоточились на изучении конкретной популяции стволовых клеток — клеток нервного гребня. Эти клетки могут дифференцироваться в клетки сердечной мышцы, части лицевого скелета и другие типы тканей.
Используя эмбрионы цыплят, команда обнаружила, как ген Hmga1 помогает формированию клеток нервного гребня на ранней стадии развития эмбриона. Исследование опубликовано в журнале eLife.
Белок HMGA1 (кодируемый геном Hmga1) помогает клетке инициировать процессы специализации, включая или выключая различные другие гены по мере необходимости. В новой работе было обнаружено, что HMGA1 играет две уникальные роли на разных этапах развития:
- Контроль образования клеток нервного гребня. HMGA1 необходим для регуляции экспрессии гена Pax7, который, как ранее показала лаборатория Броннер, критически важен для формирования клеток нервного гребня. Без него клетки становятся клетками центральной нервной системы.
- Инициация миграции клеток. После формирования клеткам нервного гребня необходимо мигрировать от места их происхождения (нервной трубки) к другим частям эмбриона. HMGA1 также регулирует ген Wnt1, который контролирует способность клеток нервного гребня правильно отделиться от нервной трубки, чтобы начать миграцию.
Таким образом, HMGA1 играет двойную роль в стволовых клетках: он управляет как формированием клеток нервного гребня, так и началом их миграции.
Интересно, что хотя это исследование показывает необходимость Hmga1 для здорового эмбрионального развития, этот ген также связан с развитием рака, такого как меланома и нейробластома.
«Многие гены, которые включаются в процессе развития, вновь задействуются при раке, но ненормальным образом», — говорит Марианна Броннер. — «Процесс, через который клетки нервного гребня становятся мигрирующими, на самом деле похож на то, как раковые клетки подвергаются метастазированию».
Исследование началось как часть летнего проекта для студентов-бакалавров (SURF) и стало примером успешного сотрудничества с Центром профилирования и инженерии одиночных клеток Института Бекмана.