Учёные раскрыли механизм работы эмбриональных стволовых клеток человека

Учёные из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UC Santa Barbara) обнаружили ключевой элемент, контролирующий плюрипотентность — способность человеческих эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) превращаться практически в любую клетку тела. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Двойственная природа стволовых клеток

Как пояснил старший автор работы Кеннет С. Косик, эмбриональные стволовые клетки обладают двумя фундаментальными свойствами:

• Самовозобновление — способность делиться и поддерживать свою популяцию.
• Дифференцировка — способность трансформироваться в любой тип клеток организма (печени, уха и т.д.).

Роль микроРНК miR-145

Исследователи сосредоточились на изучении микроРНК — молекул РНК, которые не кодируют белки, а регулируют активность других генов. Они обнаружили, что микроРНК miR-145 играет решающую роль в судьбе ЭСК:

• Повышение уровня miR-145 подавляет самовозобновление клеток, снижает активность ключевых факторов плюрипотентности и запускает процесс дифференцировки.
• Снижение уровня miR-145, напротив, поддерживает плюрипотентное состояние, повышая концентрацию транскрипционных факторов.

"Красивая двойная петля отрицательной обратной связи"

Учёные выяснили, что miR-145 подавляет активность трёх ключевых транскрипционных факторов, необходимых для поддержания плюрипотентности. При этом один из этих факторов — OCT4 — подавляет промотор гена miR-145.

"Они контролируют друг друга. В этом суть работы", — объяснил Кеннет Косик.

Значение для медицины

Открытие имеет важные последствия:

• Для регенеративной медицины: Понимание механизма поможет повысить эффективность методов репрограммирования дифференцированных клеток (например, клеток кожи) в плюрипотентные, подобные ЭСК (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, ИПСК).
• Для онкологии: Поскольку стволовые клетки опухоли ответственны за рост новообразований, открытие может пролить свет на механизмы развития рака.

В исследовании также принял участие Джеймс Томсон — пионер в области выделения и культивирования человеческих ЭСК, которого называют "отцом биологии стволовых клеток". Основной вклад в работу внесла первый автор статьи, постдок На Сюй.