Mutant ildiz hujayralari rivojlanish qoidalarini buzadi

Tasavvur qiling, siz pirojnoe pishiryapsiz, lekin tuzingiz tugaydi. Yo'qolgan ingredient bo'lsa ham, xamir hali ham pirojnoe xamiriga o'xshaydi, shuning uchun siz uni pechga yopishtirasiz va barmoqlaringizni kesib o'tasiz, oxir-oqibat oddiy tortga juda yaqin bo'lgan narsalarni kutasiz. Buning o'rniga, siz to'liq pishirilgan biftekni topish uchun bir soatdan keyin qaytib kelasiz.

Bu amaliy hazilga o'xshaydi, lekin Gladstone instituti olimlari faqat bitta genni - yurak hujayralariga aylanish uchun mo'ljallangan ildiz hujayralari to'satdan miya hujayralarining prekursorlariga o'xshab qolganini olib tashlashganda, sichqonchaning ildiz hujayralarining idishida bunday dahshatli o'zgarishlar ro'y berdi. Olimlarning tasodifiy kuzatuvi ular ildiz hujayralarining kattalar hujayralariga aylanishi va ular etukligida o'zligini saqlab qolishlari haqida bilganlarini aniqladi.

Gladston yurak-qon tomir kasalliklari instituti direktori va yangi tadqiqotning katta muallifi Benoit Bruneau, "Bu haqiqatan ham hujayralar yurak yoki miya hujayralariga aylanish yo'liga o'tgandan keyin qanday yo'l tutishi haqidagi fundamental tushunchalarni shubha ostiga qo'yadi" deydi. Tabiat.

Orqaga qaytish yo'q

Embrion ildiz hujayralari pluripotentdir - ular to'liq shakllangan kattalar tanasida har bir hujayra turini farqlash yoki aylantirish qobiliyatiga ega. Ammo ildiz hujayralarining kattalar hujayralarining paydo bo'lishi uchun ko'p qadamlar kerak. Masalan, embrion ildiz hujayralari yurak hujayralariga aylanish yo'lida birinchi navbatda mezodermaga, ya'ni eng qadimgi embrionlarda topilgan uchta ibtidoiy to'qimalardan biri bo'lib ajralib chiqadi. Keyinchalik yo'lda mezoderma hujayralari suyaklar, mushaklar, qon tomirlari va yurak hujayralarini hosil qilish uchun shoxlanadi.

Hujayra ushbu yo'llardan birini farqlashni boshlagandan so'ng, u boshqa taqdirni tanlash uchun orqaga burila olmasligi odatda yaxshi qabul qilinadi.

"Hujayra taqdiri haqida gapiradigan deyarli har bir olim Ueddington landshaftining rasmidan foydalanadi, bu esa tik va alohida vodiylarga tushadigan turli xil chang'i yonbag'irlari bo'lgan tog'-chang'i kurortiga o'xshaydi", deydi Bruneau, u ham Uilyam H. Yosh kafedrasi. Gladstonedagi yurak-qon tomir tadqiqotlari va San-Fransisko UC (UCSF) pediatriya professori. "Agar hujayra chuqur vodiyda bo'lsa, uning butunlay boshqa vodiyga o'tishi mumkin emas."

O'n yil oldin Gladstone katta tadqiqotchisi, MD, PhD Shinya Yamanaka to'liq tabaqalashtirilgan kattalar hujayralarini induktsiyalangan pluripotent ildiz hujayralariga qanday qilib qayta dasturlashni kashf etdi. Bu hujayralarga vodiylar orasiga sakrash qobiliyatini bermagan bo'lsa-da, u differensial landshaftning yuqori qismiga qaytib, chang'i lifti kabi harakat qildi.

O'shandan beri boshqa tadqiqotchilar to'g'ri kimyoviy signallar bilan ba'zi hujayralarni "to'g'ridan-to'g'ri qayta dasturlash" deb ataladigan jarayon orqali yaqin turlarga aylantirish mumkinligini aniqladilar, masalan, qo'shni chang'i yo'llari orasidagi o'rmon bo'ylab yorliq. Ammo bu holatlarning hech birida hujayralar o'z-o'zidan keskin farqlanish yo'llari o'rtasida sakrab o'ta olmaydi. Xususan, mezoderma hujayralari miya hujayralari yoki ichak hujayralari kabi uzoq turlarning kashshofiga aylana olmadi.

Shunga qaramay, yangi tadqiqotda Bruneau va uning hamkasblari shuni ko'rsatdiki, agar Brahma deb ataladigan protein etishmayotgan bo'lsa, yurak hujayralari prekursorlari to'g'ridan-to'g'ri miya hujayralari prekursorlariga aylanishi mumkinligi ajablanarli.

Ajablanadigan kuzatuv

Tadqiqotchilar Brahma oqsilining yurak hujayralarining differentsiatsiyasidagi rolini o'rganishdi, chunki ular 2019 yilda u yurak shakllanishi bilan bog'liq boshqa molekulalar bilan birgalikda ishlashini aniqladilar.

Sichqoncha embrion ildiz hujayralari idishida ular Brm genini (Brahma oqsilini ishlab chiqaradigan) o'chirish uchun CRISPR genomini tahrirlash usullaridan foydalanganlar. Va ular hujayralar endi yurak hujayralarining oddiy prekursorlariga aylanmasligini payqashdi.

"10 kunlik differentsiatsiyadan so'ng oddiy hujayralar ritmik tarzda uriladi; ular aniq yurak hujayralari ekani aniq”, - deydi Swetansu Xota, PhD, tadqiqotning birinchi muallifi va Bruneau laboratoriyasi xodimi. "Ammo Brahmasiz, inert hujayralar massasi mavjud edi. Urish umuman yo‘q”.

Qo‘shimcha tahlildan so‘ng Bruneau jamoasi hujayralar urmasligining sababi Brahmani olib tashlash nafaqat yurak hujayralari uchun zarur bo‘lgan genlarni, balki miya hujayralarida zarur bo‘lgan genlarni ham faollashtirganini tushundi. Yurakning oldingi hujayralari endi miyaning kashshof hujayralari edi.

Keyin tadqiqotchilar differentsiatsiyaning har bir bosqichini kuzatib borishdi va kutilmaganda bu hujayralar hech qachon pluripotent holatga qaytmasligini aniqladilar. Buning o'rniga, hujayralar ildiz hujayra yo'llari orasida ilgari kuzatilganidan ancha kattaroq sakrashni amalga oshirdi.

"Biz ko'rganimiz shundan iboratki, Uoddington landshaftining bir vodiysidagi hujayra, to'g'ri sharoitda, cho'qqiga chiqmasdan, boshqa vodiyga sakrashi mumkin", deydi Bruno.

Kasallik uchun darslar

Laboratoriya idishidagi va butun embriondagi hujayralar muhiti mutlaqo boshqacha bo'lsa-da, tadqiqotchilarning kuzatishlari hujayra salomatligi va kasalliklari haqida saboq beradi. Brm genidagi mutatsiyalar konjenital yurak kasalligi va miya funktsiyasi bilan bog'liq sindromlar bilan bog'liq. Bu gen bir qancha saraton kasalliklarida ham ishtirok etadi.

"Agar Brahmani olib tashlash mezoderma hujayralarini (masalan, yurak hujayralari prekursorlari) idishdagi ektoderma hujayralariga (miya hujayralari prekursorlari) aylantira olsa, ehtimol Brm genidagi mutatsiyalar ba'zi saraton hujayralariga genetik dasturlarini ommaviy ravishda o'zgartirish qobiliyatini beradi." - deydi Bruneau.

Topilmalar asosiy tadqiqot darajasida ham muhimdir, deya qo'shimcha qiladi u, chunki ular yurak etishmovchiligi kabi kasalliklarda hujayralar o'z xarakterini qanday o'zgartirishi va masalan, yangi yurak hujayralarini qo'zg'atish orqali regenerativ terapiyani ishlab chiqishga oydinlik kiritishi mumkin.

"Bizning tadqiqotimiz shuni ko'rsatadiki, differentsiatsiya yo'llari biz o'ylaganimizdan ancha murakkab va nozikroq", deydi Bruneau. "Differensiallanish yo'llarini yaxshiroq bilish, shuningdek, tug'ma yurak va qisman nuqsonli differentsiatsiya natijasida yuzaga keladigan boshqa nuqsonlarni tushunishga yordam beradi."