Источник стволовых клеток связан с двумя белками

Эмбрионы млекопитающих уникальны, так как должны развиваться в теле матери. В то время как клетки эмбрионов других животных сразу начинают специализацию, клеткам млекопитающих сначала необходимо выбрать между формированием плаценты или созданием тела зародыша.

Новое исследование Университета штата Мичиган, опубликованное в журнале eLife, определило два белка, ключевых для этого выбора. Этот процесс важен, поскольку именно тогда создаются плюрипотентные клетки. Эти адаптируемые клетки критически важны для исследований стволовых клеток, а два обнаруженных белка могут быть ключом к пониманию их происхождения, — говорит Эми Ралстон, старший автор исследования.

«Плюрипотентные клетки — предшественники эмбриональных стволовых клеток, и они известны тем, что могут стать любой частью тела. Мы обнаружили процесс, который регулирует баланс между плюрипотентностью и плацентой, и он работает за счёт изменения физического расположения клеток внутри шарообразного эмбриона».

Чтобы сформировать этот шар, мать упаковывает в свои яйцеклетки два тесно связанных белка, которые помогают контролировать этот процесс принятия решений. Научная команда использовала генетические инструменты, чтобы удалить белки YAP1 и WWTR1 из яйцеклеток и эмбрионов мыши. Было обнаружено, что эти два белка сначала позиционируют клетки в отдельные внутренние и внешние локации, что затем определяет их судьбу: плацента или плюрипотентные клетки.

Каждая фаза исследования Ралстон раскрывает новый слой в процессе создания стволовых клеток, который природа выполняет со 100% эффективностью. В лабораторных условиях стволовые клетки создаются с эффективностью всего 1%.

«Очевидно, наше понимание того, как природа создаёт стволовые клетки, неполно», — отмечает Тристан Фрум, биохимик и молекулярный биолог, проводивший исследование вместе с аспирантом Тейлором Мерфи.

Клетки раннего эмбриона экспрессируют белки, которые заставляют их «прилипать» к внешней части эмбриона. «Мы определили способ, которым клетки избегают этой липкости, перемещаются внутрь эмбриона и приобретают свойства, делающие стволовые клетки такими интересными и полезными», — говорит Фрум.

Исследование подчёркивает свойства клеточной мембраны в стволовых клетках, которые определяют, где они прикрепляются. «Когда мы создаём стволовые клетки в лаборатории, они должны приобрести уникальную клеточную мембрану. Наша работа показывает, как это делает природа, и даёт подсказки, которые могут направить нас к более эффективному контролю над стволовыми клетками для использования в медицине».

Например, открытия команды могут привести к прогрессу в технологиях стволовых клеток с использованием органоидов — мини-органов, полученных из стволовых клеток. Органоиды — это новая парадигма в регенеративной медицине.

«Сходство между эмбрионами и органоидами поразительно, — говорит Ралстон. — Следовательно, изучая, как эмбрион мыши строит себя, мы однажды сможем строить органы из человеческих стволовых клеток».