Naukowcy odkryli, że komórki macierzyste grzebienia nerwowego mają wyjątkową zdolność do przeprogramowywania, co podważa obecne teorie przeprogramowania i otwiera możliwości leczenia opartego na komórkach macierzystych.
Zespół badawczy z Uniwersytetu w Toronto ustalił, że komórki macierzyste grzebienia nerwowego, grupa komórek znajdujących się w skórze i innych częściach ciała, są źródłem przeprogramowanych neuronów odkrytych wcześniej przez innych naukowców.
Ich odkrycia obalają popularną teorię dotyczącą przeprogramowania komórkowego, zgodnie z którą każdą rozwiniętą komórkę można skłonić do zmiany tożsamości na zupełnie niepowiązany typ komórki poprzez infuzję czynników transkrypcyjnych. Zespół proponuje alternatywną teorię: istnieje jeden rzadki typ komórek macierzystych, który wyróżnia się wyjątkową zdolnością do przeprogramowywania w różne typy komórek.
„Uważaliśmy, że większość przypadków przeprogramowania komórek można przypisać rzadkiej, wielopotencjalnej komórce macierzystej, która występuje w całym organizmie i pozostaje uśpiona w populacjach dojrzałych komórek” – powiedział Justin Belair-Hickey, pierwszy autor badania i absolwent student Centrum Badań Komórkowych i Biomolekularnych Uniwersytetu T. Donnelly. „Nie do końca zrozumiano, dlaczego przeprogramowanie jest procesem nieefektywnym. Nasze dane wyjaśniają tę nieefektywność, wykazując, że komórka macierzysta grzebienia nerwowego jest jedną z niewielu komórek macierzystych, które mogą wytworzyć pożądany, przeprogramowany typ komórek”.
Badanie opublikowano niedawno w czasopiśmie Trzon Raporty komórkowe.
Genetyczne predyspozycje komórek macierzystych grzebienia nerwowego
Komórki grzebienia nerwowego, które znajdują się pod mieszkiem włosowym w skórze, są genetycznie predysponowane do przekształcenia się w neurony. Nie jest to nieoczekiwane, ponieważ wiele typów komórek skóry pochodzi z tego samego miejsca w zarodku, co neurony: z ektodermalnego listka zarodkowego. Ektoderma jest najbardziej zewnętrzną z trzech warstw komórek, które tworzą się podczas rozwoju embrionalnego.
Do przeprowadzenia tego badania zespół skłonił się z własnej ciekawości, w jaki sposób dane eksperymentalne z badań nad przeprogramowaniem komórkowym są interpretowane pod kątem elastyczności tożsamości komórki. Obejmuje to teorie mówiące, w jaki sposób dojrzałe komórki z jednej warstwy embrionalnej można bezpośrednio przeprogramować w dojrzałe komórki z innej warstwy embrionalnej, mimo że trzy listki zarodkowe są oddzielone odmienną historią rozwoju. Postawili hipotezę, że przeprogramowanie komórkowe może nastąpić jedynie od komórki macierzystej do komórki dojrzałej, gdzie obie pochodzą z tego samego listka zarodkowego.
Potencjał komórek macierzystych grzebienia nerwowego w medycynie
„Uważam, że twierdzenia o bezpośrednim przeprogramowaniu są albo przesadzone, albo opierają się na niedokładnych interpretacjach danych” – stwierdziła Belair-Hickey. „Postanowiliśmy wykazać, że tożsamość komórki jest znacznie lepiej określona i stabilna, niż sugeruje to dziedzina przeprogramowania komórkowego. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że znaleźliśmy komórki skóry, które można przeprogramować w neurony, ale tak naprawdę odkryliśmy komórki macierzyste skóry pochodzące z mózgu”.
Komórki macierzyste grzebienia nerwowego można znaleźć w całym organizmie, w tym w skórze, kościach i tkance łącznej. Ich rozmieszczenie w całym organizmie, możliwość przeprogramowania w wiele typów komórek oraz dostępność w obrębie skóry w celu pobrania sprawia, że są one potencjalnym kandydatem do przeszczepienia komórek macierzystych w celu leczenia chorób.
„Komórki macierzyste grzebienia nerwowego mogły pozostać niezauważone przez innych badaczy przeprogramowania komórek, ponieważ choć są szeroko rozpowszechnione w całym organizmie, są również rzadkie” – powiedział Derek van der Kooy, główny badacz badania i profesor genetyki molekularnej w Donnelly Center i U T’s Temerty Wydział Lekarski. „W związku z tym mogły zostać pomylone z dojrzałymi komórkami różnych typów tkanek, które można przeprogramować w komórki innego typu. Myślę, że odkryliśmy wyjątkową grupę komórek macierzystych, którą można zbadać, aby zrozumieć prawdziwy potencjał przeprogramowania komórek”.
Odniesienie: „Prekursory grzebienia nerwowego ze skóry są głównym źródłem bezpośrednio przeprogramowanych neuronów” Justin J. Belair-Hickey, Ahmed Fahmy, Wenbo Zhang, Rifat S. Sajid, Brenda LK Coles, Michael W. Salter i Derek van der Kooy , 31 października 2024 r., Raporty dotyczące komórek macierzystych.
DOI: 10.1016/j.stemcr.2024.10.003
Badania te były wspierane przez Kanadyjskie Instytuty Badań nad Zdrowiem, Fundację Krembil i Medicine by Design.
