Ученые Salk находят более простой способ получения функциональных сердечных клеток из стволовых клеток

        

Процесс, с помощью которого эмбриональные стволовые клетки развиваются в клетки сердца, представляет собой сложный процесс, включающий точно синхронизированную активацию нескольких молекулярных путей и по меньшей мере 200 генов. Теперь ученые Института Солка нашли более простой способ перейти от стволовых клеток к клеткам сердца, что включает в себя отключение одного гена.

Работа, которая появилась в Genes & Development 21 декабря 2017 года, предлагает ученым упрощенный метод для поступления в функционирующие сердечные клетки (кардиомиоциты) как для исследовательской, так и для регенеративной терапии

«Это открытие действительно интересно, потому что это означает, что мы можем создать надежный протокол для приема нормальных клеток и очень эффективно их переносить из стволовых клеток в клетки сердца», – говорит старший научный сотрудник Salk профессор Кэти Джонс. «Исследователи и коммерческие компании хотят легко генерировать кардиомиоциты для изучения их способности к восстановлению сердечных приступов и болезней – это приближает нас к тому, чтобы быть в состоянии сделать это».

В 2015 году лаборатория Джонса, которая изучает белки, которые управляют клеточным ростом и развитием, обнаружила, что два разных клеточных процесса взаимодействуют, чтобы эмбриональные стволовые клетки (ESC) развивались в конкретные типы клеток, такие как поджелудочная железа, печень и сердце. Команда обнаружила, что путь Wnt загружает клеточное оборудование, чтобы начать копирование и активацию генов, а затем путь Activin увеличивает эту активность во много раз. Вместе эти два пути (названных по ключевым белкам) направляют стволовые клетки на промежуточную стадию, из которой они продвигаются дальше в клетки конкретных органов. Выставляя ячейки сигнальной молекуле в два разных временных интервала, команда может запускать первый Wnt, затем Activin, и в конечном итоге со специализированными ячейками.

В процессе их экспериментов команда также обнаружила третий путь – управляемый белком под названием YAP, который, казалось, помещал тормоза в путь Activin, тем самым удерживая стволовые клетки от специализации.

Желая лучше понять этот эффект, в текущей работе Джонс и первый автор Conchi Estarás решили манипулировать геном YAP различными способами, чтобы увидеть, что произойдет. Они начали с использования молекулярных ножниц, известных как CRISPR-Cas9, для вырезания гена из ДНК ESCs, чтобы они больше не могли превращать белок YAP. Затем дуэт разоблачил клетки сигнальной молекуле, чтобы увидеть, что произошло.

К их большому удивлению, клетки перешли от стадии стволовых клеток непосредственно к избиению клеток сердца.

«Вместо того, чтобы требовать двух шагов для достижения специализации, удаление YAP сократило его на один шаг», – говорит Эстарас, являющийся научным сотрудником Salk. «Это означало бы огромную экономию для промышленности по материалам и расходам реагентов».

Интригующе, дальнейший анализ показал, что одни и те же гены включаются, как активируется через обычный процесс специализации стволовых клеток Wnt-Activin.

«Это показало нам скрытую специфическую клеточную линию непосредственно для избиения кардиомиоцитов», – говорит Джонс. «Это и увлекательно, и с медицинской точки зрения и коммерчески полезно найти гены, которые по-другому регулируются, все же приводят к одному и тому же результату».

. Поскольку удаление гена полностью может иметь непреднамеренные эффекты, команда в дальнейшем хочет проверить, могут ли они отключить ген YAP с использованием небольших коммерчески доступных ингибиторных молекул и все еще получать функциональные сердечные клетки из стволовых клеток.

      

Source link