2023 Autorius: Bailey Leapman | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-05-20 22:55
Išskyrus kelias išimtis, ląstelės nekeičia tipo, kai jos tampa specializuotos – pavyzdžiui, širdies ląstelė staiga netaps smegenų ląstele. Tačiau nauji mokslininkų iš UC Santa Barbara atrado metodą, kaip pakeisti vieną ląstelių tipą į kitą procesą, vadinamą priverstine transdiferenciacija. Jų darbai šiandien skelbiami žurnale „Plėtra“.
C. elegans kaip gyvūnų modelis, pagrindinė autorė Misty Riddle, mokslų daktarė. Rothmano laboratorijos studentas panaudojo transkripcijos faktorių ELT-7, kad apvaliųjų kirmėlių ryklės ląsteles pakeistų į žarnyno ląsteles per vieną etapą. Kiekviena ląstelė turi genetinį potencialą tapti bet kokia ląstele. Tačiau ląstelės istorija ir jos gaunami signalai keičia joje esančius transkripcijos faktorius ir taip nulemia, kokia ląstelė ji taps. Transkripcijos faktorius yra b altymas, dėl kurio įsijungia genai.
"Šis atradimas yra gana stebinantis, nes anksčiau buvo manoma, kad tik ankstyvosios embriono ląstelės gali būti priversti taip lengvai pakeisti savo tapatybę", - sakė Riddle'as. „Paskirtos ląstelės, kurias perjungėme, yra visiškai pertvarkytos ir perprogramuotos visais mūsų išbandytais būdais.“
Vieno tipo ląstelių pakeitimas kitu, siekiant pakeisti prarastą ar pažeistą audinį, yra pagrindinis regeneracinės medicinos dėmesys. Kliūtis yra ta, kad ląstelės yra labai atsparios savo tapatybės pakeitimui, kai jos prisiima tam tikrą rūšį.
„Mūsų atradimas reiškia, kad gali tapti įmanoma sukurti vieno tipo audinį ar organą tiesiogiai iš vieno kito tipo“, – sako Joelis Rothmanas, UCSB Molekulinės, ląstelių ir vystymosi biologijos katedros profesorius, vadovaujantis lab.
Riddle ir jos kolegos metė iššūkį visoms C. elegans ląstelėms pereiti prie žarnyno, tačiau tai galėjo padaryti tik ryklės ląstelės. „Mes paprašėme pakeisti odos ląsteles, raumenis, neuronus, bet nustatėme, kad transformuotis galėjo tik ryklės ląstelės“, – paaiškino Riddle. "Taigi, kyla didelių klausimų. Kodėl kitos ląstelės nekeičia savo tapatybės? Kuo ypatingos yra ryklės ląstelės, leidžiančios joms pakeisti savo tapatybę į žarnyną?
„Kadangi C. elegans yra tokia neįtikėtina modelių sistema, mes tikrai galime išspręsti šiuos klausimus“, – tęsė ji. "Numušdami tam tikrus genus ir manipuliuodami gyvūnu galime pradėti geriau suprasti sąlygas, kuriomis odos ir raumenų ląstelės gali pakeisti savo tapatybę. Tai padės mums išsiaiškinti, kuo ypatingos yra ryklės ląstelės."
Ankstesni tyrimai Rothmano laboratorijoje atskleidė transkripcijos faktorių pakopą, reikalingą tinkamam C vystymuisi.elegans žarnynas. Naudojamas vėlesniame žarnyno vystymosi etape, ELT-7 ir toliau išreiškiamas visą gyvūno gyvenimą ir atlieka svarbias funkcijas ne tik žarnyno vystymuisi, bet ir žarnyno veiklai.
Šis tyrimas yra revoliucinis, nes mokslininkai aiškiai įrodė, kad ląstelės neapsiriboja jų pradine tapatybe. "Pagalvokite apie juos kaip apie skirtingus kambarius namuose", - sakė Riddle.
"Kaip ir ląstelės, skirtingos patalpos jūsų namuose turi skirtingą struktūrą ir funkcijas. Tikėtina, kad pakeisti kambario funkciją bus lengviau, jei konstrukcijos yra panašios, tarkime, miegamąjį paverčiant svetaine arba atvirkščiai. Tačiau pakeisti vonios kambarį į svetainę yra didesnis iššūkis“, – aiškino Riddle. "Kaip kai kurie kambariai namuose yra lengviau paverčiami kitais, kai kurių tipų ląstelės gali būti lengviau įtikinamos pakeisti savo tapatybę į kitą konkretų tipą. Atrodo, kad tai nepriklauso nuo ląstelių giminystės laiko atžvilgiu gimė arba kaip glaudžiai jie yra giminingi."
Galbūt širdies ląstelė gali tapti smegenų ląstele.
Kaip parodė kita svarbi UCSB tyrimo išvada, ląstelės atsinaujino nuolatinio proceso metu; remodeliavimosi procese buvo etapų, kurių metu ląstelės tapatybė buvo sumaišyta. „Grįžtant prie namų pertvarkymo pavyzdžio,“sakė Riddle, „sofa ir televizorius buvo pridėtos prie miegamojo prieš išimant lovą ir komodą“.
„Pagrindinė mūsų išvados svarba yra ta, kad mes stebėjome ląsteles, kuriose vyksta morfologijos procesas, kurio metu vienas specializuotas ląstelių tipas paverčiamas kitu, visiškai kitokio tipo“, – sakė Rothmanas. "Tai reiškia, kad bet kurią ląstelę gali būti įmanoma paversti bet kuria kita ląstele tiesioginio konversijos metu. Kalbant apie mūsų supratimą apie biologinius suvaržymus, susijusius su ląstelės tapatybe, mes parodėme barjerą, kuris, mūsų manymu, visiškai neleidžia ląstelėms pakeisti savo tapatybės. neegzistuoja. Vieną dieną gali būti įmanoma pakeisti visą organą iš vienos rūšies į kitą."
