Статья, опубликованная в авторитетном журнале Development, подготовлена исследователями Франческом Себриа, Сарой Барберан и Сюзанной Фрагуас из отдела генетики, микробиологии и статистики Института биомедицины Университета Барселоны (IBUB).Изучение судьбы взрослых стволовых клеток планарийПланария Schmidtea mediterranea — это беспозвоночное, которое используется в качестве модели в исследованиях генетики развития и биомедицинских исследованиях. Он демонстрирует большую регенеративную способность, основанную на плюрипотентных взрослых стволовых клетках — необластах, которые поддерживаются на протяжении всего жизненного цикла организма, и является исключительной моделью для изучения поведения этих стволовых клеток in vivo в регенеративных процессах животных с использованием небольшая его часть.
В регенеративной медицине исследования планарий могут способствовать разработке будущих методов лечения, основанных на трансплантации стволовых клеток или дифференцированных клетках, взятых из стволовых клеток, у пациентов, страдающих нейродегенеративными заболеваниями (болезни Паркинсона, Альцгеймера и т. Д.), Диабетом или сердечными патологиями.По словам профессора Франческа Цебриа, который руководил этим научным проектом, «необласты, которые являются единственными клетками, способными к делению, необходимы для обновления клеток, которые умирают при обычном физиологическом обновлении или гомеостазе ткани. Когда мы разрезаем планарию. , необласты одинаково необходимы для регенерации тканей и ампутированных органов ».«Мы до сих пор не знаем, как эти предшественники дифференцируются от нескольких типов клеток», — говорит Себрия. «В большинстве случаев нам неизвестны сигнальные пути или генетические программы, регулирующие эту окончательную дифференциацию различных типов клеток, происходящих от их предшественников. Уже давно известно, что необласты не являются гомогенной популяцией клеток: некоторые демонстрируют специфическую транскрипцию. факторы, которые происходят от определенных клонов.
Это означает, что они больше не являются плюрипотентными необластами, а являются специализированными предшественниками: например, предшественники, показанные факторами транскрипции sim или coe, уступают место определенным нейронным типам, и было постулировано, что предшественники, экспрессирующие hnf4 или gata4 / 5/6 уступит место пищеварительным клеткам ".Путь EGFR: раскрытие загадок дифференцировки клетокС момента открытия эпидермальных факторов роста (EGF) в 1962 году, выделенных Стэнли Коэном (Нобелевская премия по медицине 1986 года), путь рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) был связан с процессами пролиферации клеток, раком и разработкой новой онкологии. терапии. Предыдущие исследования планарий предполагают, что путь EGFR может регулировать дифференцировку различных типов клеток (пигментных клеток в глазах, глотке, экскреторных клеток или разных нервных типов и т. Д.).
Однако до сих пор нет определенных доказательств, и есть много нерешенных загадок о механизмах дифференцировки различных клеток-предшественников на определенных типах клеток.Это первое научное исследование, которое показывает фундаментальную роль пути EGFR в окончательной дифференцировке определенного типа клеток: в данном случае клеток пищеварительной системы.
Чтобы получить результаты, эксперты объединили эксперименты по интерференции РНК, чтобы заглушить функцию генов и маркеров, с этинил-дезоксиуридином (EdU), чтобы узнать окончательную судьбу клеток, исходящих от необластов.До сих пор другие проекты идентифицировали некоторые гены, которые были важны для регенерации пищеварительной системы. Но, по словам Сары Барберан, главного автора исследования, «в тех случаях не было определения уровня, на котором находятся эти гены». «В нашем случае, — продолжает она, — впервые показано, что путь EGFR важен для регенерации и сохранения пищеварительной системы, и абсолютно необходимо, чтобы клетки-предшественники пищеварительной системы дифференцировались от старых пищеварительных клеток».Команда Университета Барселоны охарактеризовала функцию гена Smed-egfr-1 в пути EGFRs планарии, который состоит из 9 лигандов типа EGF и 6 рецепторов (EGFR). «Сначала мы подтвердили, — говорит Барберан, — что, когда ген Smed-egfr-1 заглушен, клетки пищеварительной системы, которые умирают из-за естественного обновления тканей, не могут быть заменены новыми клетками, поэтому через несколько недель пищеварительная система система вырождается ". Это происходит потому, что предки этой линии не могут быть дифференцированы и накапливаются вне пищеварительной системы. «То же самое происходит при регенерации этой ткани», — говорит исследователь.
Изучение рецепторов и лигандов пути EGFRПомимо характеристики функции гена Smed-egfr-1, эксперты также могли определить, что Smed-nrg-1 может быть лигандом, который облегчает дифференцировку предшественников пищеварительной системы.
Согласно Барберану, «известно, что Smed-nrg-1 демонстрирует гомологию с лигандами EGF других организмов. В частности, когда мы проводим эксперименты с РНКи, чтобы заставить замолчать ген Smed-nrg-1, мы видим, что планарии имеют те же дефекты, что и когда мы заглушаем ген Smed-egfr-1.
Это означает, что планария не может ни регенерировать, ни поддерживать пищеварительную систему, а это происходит потому, что предшественники не могут полностью дифференцироваться и накапливаются в паренхиме из пищеварительной системы », — говорят авторы.Новое исследование экспертов UB и IBUB важно для проверки роли рецептора Smed-egfr-1 и вероятного лиганда Smed-nrg-1 в дифференцировке предшественников пищеварительной системы. «Но у планарий путь EGFR состоит из 9 лигандов и 6 рецепторов.
Поэтому теперь мы должны увидеть, играют ли другие рецепторы и лиганды также в дифференцировке других популяций клеток-предшественников», — говорят исследователи. Вот почему они изучают рецептор Smed-egfr-3, который экспрессируется в центральной нервной системе, чтобы увидеть, играет ли он роль в дифференцировке клеток-предшественников в различных нервных популяциях этих животных.
Если бы это было так, они могли бы заключить, что путь EGFR может иметь общую функцию как посредник в дифференцировке планарийных клеток.