Исследователи из Университета Цинхуа в Китае разработали новый лекарственный коктейль, который может превращать различные клетки в тотипотентные стволовые клетки (или как говорят ученые в "семена жизни"). Такие клетки могут трансформироваться в любую клетку организма, что потенциально исключает необходимость в сперматозоидах и яйцеклетках для выращивания организма.
Не все стволовые клетки одинаковы - они представляют собой разветвленную иерархию пролиферативного и дифференцировочного потенциала. Мультипотентные стволовые клетки присутствуют во многих тканях взрослых людей, в которых они могут превращаться в определенные типы клеток, связанных с данной тканью или органом, помогая, таким образом, их исцелению. На ступеньку выше находятся плюрипотентные стволовые клетки, которые встречаются у эмбрионов и могут стать практически любым типом клеток в организме.
В новом исследовании найден способ вернуть плюрипотентные стволовые клетки в тотипотентное состояние, что в перспективе позволит выращивать организмы без использования яйцеклетки и сперматозоидов. Depositphotos
Но на вершине древа развития находятся так называемые тотипотентные стволовые клетки, которые могут стать любой клеткой организма, а также вспомогательными тканями, такими как плацента. Именно они находятся в самом начале развития организма, включая формирование первой клетки из оплодотворенной яйцеклетки, и сохраняются в течение нескольких первых стадий развития. После этого клетки дифференцируются в плюрипотентные стволовые клетки и далее специализируются во все клетки организма по мере его развития.
В последние годы ученые смогли взять взрослые клетки и вызвать в них плюрипотентное состояние, что составляет основу исследований в области регенеративной медицины стволовых клеток. Но в новом исследовании команда из Цинхуа сделала еще один шаг вперед, впервые вернув плюрипотентные стволовые клетки в тотипотентное состояние.
Исследователи начали с проверки тысяч комбинаций малых молекул, пока не выявили определенную смесь из трех, которая, как оказалось, вызывает тотипотентность у плюрипотентных стволовых клеток мышей. Они назвали свой коктейль TAW, в честь трех молекул, входящих в его состав - TTNPB, 1-азакенпаулона и WS6.
Молекулярное тестирование показало, что клетки, подвергшиеся воздействию коктейля TAW, были тотипотентными на всех уровнях транскриптома, эпигенома и метаболома. Сотни генов, характерных для тотипотентных клеток, были включены, а гены, связанные с плюрипотентностью, были выключены.
Чтобы исследовать, насколько хорошо эти клетки дифференцируются, команда культивировала их в лабораторной посуде и в живых эмбрионах мышей. В обоих случаях клетки вели себя как тотипотентные стволовые клетки - у живых мышей они были способны дифференцироваться в эмбриональные и экстраэмбриональные (например, плацента) клеточные линии.
По словам команды, этот прорыв может открыть новые возможности. В перспективе ученые смогут создавать живые организмы прямо из зрелых клеток, минуя необходимость в сперматозоидах и яйцеклетках. Это может помочь людям иметь детей, которые иначе не могли бы этого сделать, или способствовать сохранению исчезающих видов. Исследователи, однако, признают, что этические проблемы, несомненно, возникнут.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Источники: Tsinghua University, journal Nature.
(https://www.nature.com/articles/s41586-022-04967-9)
(https://www.tsinghua.edu.cn/en//info/1244/11328.htm)
Новости