Новые способы получения тотипотентоподобных клеток

Тотипотентность станет ключевым инструментом для исследований и будущих медицинских применений. Поиск эффективных способов получения тотипотентоподобных клеток крайне важен. В новом исследовании группа учёных из Helmholtz Zentrum München обнаружила, что тотипотентоподобные клетки можно индуцировать, манипулируя доступностью метаболитов в плюрипотентных клетках. Эти открытия открывают новые возможности для репрограммирования клеток.

Тотипотентные клетки обладают наивысшим дифференцировочным потенциалом. Они существуют лишь короткое время после оплодотворения на ранней эмбриональной стадии и способны производить все типы клеток. Плюрипотентные клетки (эмбриональные стволовые клетки), напротив, уже утратили часть этого потенциала. Чтобы репрограммировать их обратно в тотипотентное состояние, необходимо глубокое понимание различий между этими типами клеток.

Добавление метаболитов для увеличения потенциала

Исследователи сравнили экспрессию генов плюрипотентных и тотипотентоподобных клеток (также называемых «двухклеточноподобными» клетками) в культуре. Они обнаружили различия в метаболических ферментах и регуляторах, вовлечённых в гликолиз, цикл TCA, электронный транспорт и метаболизм глутамина.

Для дальнейшего изучения этих различий учёные измерили потребление кислорода двухклеточноподобными клетками, что ранее было невозможно. Они выяснили, что тотипотентоподобные клетки потребляют разное количество кислорода по сравнению с плюрипотентными. Также были отмечены различия в морфологии митохондрий и уровнях реактивных форм кислорода (ROS).

Это привело к гипотезе, что добавление специфических метаболитов может репрограммировать плюрипотентные клетки для индукции тотипотентоподобных. Проанализировав 20 различных метаболитов, группа впервые успешно идентифицировала три метаболита, способных индуцировать тотипотентоподобные клетки в культуре.

«Тотипотентоподобные клетки бесценны для понимания клеточной пластичности. С их помощью мы можем изучать и воссоздавать молекулярные особенности тотипотентности in vitro, а также исследовать ранние события развития млекопитающих», — говорит Диего Родригес-Терронес. — «В будущем такие клетки могут стать очень важными для клеточной заместительной терапии. Возможность эффективно генерировать их с помощью метаболитов открывает путь для дальнейших исследований».