Згідно з дослідженням, стовбурові клітини суворо дотримуються природжених термінів розвитку - здоров’я -
Еволюційні годинники мають величезне значення в регенеративній медицині, оскільки багатьом типам клітин доводиться довго дозрівати, що обмежує їх корисність для терапії у людей. Команда регенеративної біології в Інституті досліджень Моргріджа під керівництвом піонера стовбурових клітин і професора Джеймса Томсона з Університету Вісконсіна-Медісона досліджує, чи можна прискорити швидкість диференціації стовбурових клітин у лабораторії та швидше зробити її доступною для пацієнтів.
У дослідженні, опублікованому в лютому в Інтернет-виданнях журналу Developmental Biology, вчені Morgridge перевірили суворість годинників розвитку в стовбурових клітинах людини під час диференціації нейронів. Спочатку вони порівняли швидкість диференціації клітин, що ростуть у посуді, з відомими темпами росту клітин людини в матці. По-друге, вони виростили людські стовбурові клітини в організмі миші в оточенні таких факторів, як кров, гормони росту та сигнальні молекули, які є ендемічними для виду, який росте набагато швидше, ніж людина.
В обох випадках - лабораторне блюдо та різні види - клітини не відходили від свого вродженого графіка розвитку, незалежно від змін навколишнього середовища.
"Нам здався надзвичайним цей дуже внутрішній процес у клітинах", - каже старший автор Кріс Баррі, помічник наукового співробітника Morgridge. "У них є самокодуються годинники, які не потребують жодного зовнішнього стимулу від матері чи матки або навіть сусідніх клітин, щоб знати їх темпи розвитку".
Хоча дослідження припускає, що стільниковий час є постійним процесом, лабораторія Томсона вивчає низку подальших досліджень щодо потенційних факторів, які можуть допомогти клітинам змінити темп, говорить Баррі.
Одним з аспектів дослідження, що має безпосереднє значення для біології, є виявлення того, що поведінка стовбурових клітин у оболонці майже точно відповідає тому, що відбувається в природі.
"Перспективним є те, що ми можемо збирати типи стовбурових клітин, розміщувати їх у культурах тканин і бути більш впевненими, що події, які ми бачимо, можуть відбутися в дикій природі", - говорить Баррі. "Це потенційно чудова новина для вивчення ембріології загалом, для розуміння того, що відбувається в утробі матері, та для моделювання хвороб, коли щось може піти не так".
Це також відкриває потенційні шляхи в ембріології, які в іншому випадку були б немислимі - наприклад, використання стовбурових клітин для ретельного вивчення ембріології китів та інших видів із значно більшою (або коротшою) частотою вагітності, ніж у людей.
Для точного порівняння термінів розвитку для різних видів з дуже різними показниками вагітності - дев'ять місяців проти трьох тижнів - команда використовувала алгоритм під назвою Динамічне викривлення часу, який спочатку був розроблений для розпізнавання мовленнєвих зразків. Цей алгоритм розтягне або стисне часові рамки одного виду, щоб відповідати схожим моделям експресії генів у інших видів. Використовуючи цю процедуру, вони виявили більше 3000 генів, які швидше регулюють себе у мишей, і не виявили жодного, який би швидше регулював себе в клітинах людини.
Вплив рішення головоломки клітинного часу може бути величезним, говорить Баррі. Наприклад, клітинам центральної нервової системи потрібні місяці, щоб перейти у функціональний стан, занадто довгий, щоб бути терапевтично ефективним. Якщо вчені зможуть скоротити цей час до тижнів, клітини потенційно можуть вирощуватися з окремих пацієнтів, які можуть протидіяти таким серйозним захворюванням, як хвороба Паркінсона, розсіяний склероз, хвороба Альцгеймера, хвороба Хантінгтона та травми спинного мозку.
"Якщо ці годинники виявляться універсальними для різних типів клітин, - говорить Баррі, - подивіться на вплив широкого спектру на організм".