Учёные обнаружили новый тип стволовых клеток

Стволовые клетки нового типа отмечены зелёным цветом. Красным цветом отмечены клетки энтодермальной линии. Энтодерма образует ткани, покрывающие органы пищеварительной и дыхательной систем
(фото Salk Institute).

Специалисты из Института биологических исследований Солка обнаружили новый тип плюрипотентных стволовых клеток, то есть клеток, способных превращаться в любой тип ткани. Их "спецификация" зависит от расположения в развивающемся эмбрионе, в отличие от остальных традиционно используемых в научных исследованиях стволовых клеток, которые определяются с функциями в зависимости от стадии развития организма.

"Обнаруженные нами специфические клетки могут обеспечить огромные преимущества в лабораторных исследованиях развития, эволюции и болезней, а также могут стать основой новых методов лечения", – говорит профессор Хуан Карлос Испизуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte), ведущий автор работы.

Исследователи назвали новый тип клеток как rsPSC, что расшифровывается как регион-селективные плюрипотентные стволовые клетки (и в этом названии отображена их зависимость от расположения). Вырастить в лаборатории их проще, чем обычные человеческие плюрипотентные стволовые клетки, что является преимуществом для крупномасштабного производства таких клеток, заместительной клеточной терапии и редактирования генов.

Для получения клеток биоинженеры придумали сочетание химических сигналов, которые применялись к стволовым клеткам человека и делали их пространственно-ориентированными. Затем они вводили rsPSC в конкретные регионы вскрытого эмбриона мыши и культивировали их в пробирке в течение 36 часов. Отдельно они также выращивали обыкновенные стволовые клетки с помощью традиционных методик, чтобы сравнить результаты.

Обычные стволовые клетки, полученные с помощью традиционных методов, так и не интегрировались в эмбрионы, а вот человеческие rsPSC начали превращаться в ткани на ранних этапах развития.

На деле человеческие rsPSC начали дифференцироваться на три основных клеточных слоя в самом начале развития – на эктодерму, мезодерму и энтодерму. Затем учёные прервали дифференциацию, однако каждый слой зародышевой ткани теоретически способен преобразиться в конкретные ткани и органы.

Команда Испизуа Бельмонте проанализировала новые клетки и обнаружила у rsPSC особые молекулярные и метаболические характеристики, а также новые эпигенетические подписи. Последние представляют собой химические модификации ДНК, контролирующие, какие именно гены будут включаться или выключаться на определённом этапе, при этом не происходит изменение самой последовательности "букв" ДНК.

"В ходе этого исследования мы получили важную информацию о том, как человеческие стволовые клетки могут быть дифференцированы в производные клетки, которые могут образовать широкий спектр тканей и органов, – говорит соавтор исследования Цзюнь У (Jun Wu). – Мы должны обращать внимание не только на срок развития, но и на пространственные характеристики стволовых клеток. Понимание двух аспектов "развития личности" у стволовых клеток может иметь решающее значение для создания функциональных клеток для регенеративной медицины".

Научная статья команды Испизуа Бельмонте была опубликована в журнале Nature.