Proveržio atradimai apie ląstelių regeneraciją siekia atsukti kūno laikrodį atgal

2023 Autorius: Bailey Leapman | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-09-16 16:13

Dvi mokslininkų grupės iš UT pietvakarių vaikų medicinos centro tyrimų instituto (CRI) padarė vienas kitą papildančius atradimus, kurie laužo naujas pastangas atsukti kūno laikrodį atgal į ląstelių veiklą ir atveria kelią geriau suprasti kamieninės ląstelės, audinių augimas ir regeneracija.

Komanda, vadovaujama Dr. Sean Morrison, CRI direktoriaus ir UT Southwestern medicinos centro pediatrijos profesoriaus, nustatė RNR surišantį b altymą, vadinamą IMP1, kuris skatina kamieninių ląstelių atsinaujinimą vaisiaus vystymosi metu. Savęs atsinaujinimas yra procesas, kurio metu kamieninės ląstelės dalijasi, kad susidarytų daugiau kamieninių ląstelių, o tai svarbu audinių augimui vaisiaus vystymosi metu ir audinių regeneracijai per visą suaugusiųjų gyvenimą.

Tuo pačiu metu mokslininkai, įskaitant daktarą Hao Zhu, kuris taip pat vadovauja CRI laboratorijai ir yra UT Southwestern pediatrijos ir vidaus medicinos docentas, parodė, kad kitas RNR surišantis b altymas Lin28a taip pat skatina audinių atstatymas iš naujo suaktyvinant metabolinę būseną, primenančią nepilnamečio vystymosi stadiją.

Dr. Zhu tyrimas, paskelbtas Cell, parodė, kad Lin28a – geno, kuris paprastai įjungiamas vaisiaus, bet ne suaugusiojo audiniuose, pakartotinis suaktyvinimas iš esmės pagerino plaukų ataugimą ir pagreitino audinių atstatymą po ausies ir pirštų sužalojimų.

„Mūsų darbas nustatė, kad Lin28a skatina regeneraciją per medžiagų apykaitos mechanizmą“, – sakė dr. Zhu. "Šis atradimas atveria įdomią galimybę, kad metabolizmas gali būti moduliuojamas, siekiant pagerinti audinių atstatymą, o metaboliniai vaistai gali būti naudojami regeneracijai skatinti."

Dr. Morrisono tyrimas, paskelbtas internetiniame žurnale eLife, nustatė genų, įskaitant IMP1, rinkinį, kurie įjungiami tik per ribotą laiką ir kontroliuoja kamieninių ląstelių savybių vystymąsi nuo vaisiaus vystymosi iki pilnametystės.

IMP1 išjungiamas vėlyvojo vaisiaus vystymosi metu, iš dalies dėl didėjančios trečiosios RNR surišančių molekulių šeimos, vadinamos let-7 mikroRNR, ekspresijos. Svarbu tai, kad let-7 mikroRNR yra įjungiamos vėlyvojo vaisiaus vystymosi metu iš dalies dėl mažėjančios Lin28a ekspresijos.

Dr. Morrisono ir Zhu laboratorijos tyrė molekules skirtinguose to paties kelio galuose – to, kuris reguliuoja kamieninių ląstelių savaiminį atsinaujinimą ir audinių regeneraciją, moduliuodamas RNR surišančių b altymų tinklo ekspresiją.

"Šie rezultatai yra įdomūs, nes let-7 reguliuojami tinklai pirmą kartą buvo atrasti remiantis jų gebėjimu reguliuoti kirminų vystymosi perėjimų laiką", - sakė dr. Morrisonas. "Šis ankstesnis atradimas rodo, kad žinduolių audinių kamieninių ląstelių naudojami mechanizmai, reguliuojantys jų savybių pokyčius laikui bėgant, yra bent iš dalies išsaugoti ir priklauso nuo mechanizmų, paveldėtų iš bestuburių."

Ankstesnis Morrison laboratorijos tyrimas parodė, kad let-7 ekspresija didėja suaugus ir sumažina vyresnių gyvūnų kamieninių ląstelių aktyvumą. Dabartinės išvados rodo, kad IMP1 slopina genų, skatinančių kamienines ląsteles ryžtis tam tikram likimui, ekspresiją, tuo pačiu skatinant genų, susijusių su savęs atsinaujinimu, ekspresiją. Tikėtina, kad tolesni tyrimai padės nustatyti daug daugiau genetinių taikinių, leidžiančių kamieninėms ląstelėms pritaikyti savo savybes prie kintančių audinių augimo ir regeneracijos poreikių per visą organizmo gyvavimo laikotarpį.

Šie tyrimai kartu rodo, kad RNR surišančių b altymų tinklas, kuris įjungiamas būtent vaisiaus vystymosi metu, skatina kamieninių ląstelių funkciją ir audinių augimą reguliuodamas ląstelių proliferaciją ir metabolizmą. Lin28a ir IMP1 ekspresijos praradimas iš suaugusiųjų audinių iš dalies paaiškina, kodėl suaugusiųjų audiniai nebeauga ir turi mažiau kamieninių ląstelių funkcijos nei vaisiaus audiniai. Taigi, moduliuojant šių takų funkciją suaugusiųjų kamieninėse ląstelėse, gali būti įmanoma pagerinti audinių regeneraciją.

Dr. Zhu darbas buvo pradėtas jam dirbant podoktorantūros daktaro George'o Daley laboratorijoje Bostono vaikų ligoninėje. Kiti Daley laboratorijos nariai, įskaitant Shyh-Chang Ng, prisidėjo prie šio tyrimo, o daktaras Daley buvo vyresnysis šio straipsnio autorius. Darbą Zhu ir Morrison laboratorijose rėmė Nacionaliniai sveikatos institutai ir Teksaso vėžio prevencijos ir tyrimų institutas.