Как опубликовано в Cell Stem Cell, Dr. Йоси Буганим из отдела биологии развития и исследований рака HU и его команда обнаружили набор генов, способных трансформировать клетки кожи мыши во все три типа клеток, составляющих ранний эмбрион: сам эмбрион, плацента и внеэмбриональные ткани. , например, пуповина. В будущем, возможно, появится возможность создавать целые человеческие эмбрионы из клеток кожи человека без необходимости использования спермы или яйцеклеток.
Это открытие также имеет огромное значение для моделирования эмбриональных дефектов и проливает свет на плацентарные дисфункции, а также для решения некоторых проблем бесплодия путем создания человеческих эмбрионов в чашке Петри.
Еще в 2006 году японские исследователи обнаружили способность клеток кожи «перепрограммироваться» в ранние эмбриональные клетки, которые могут генерировать целый плод, экспрессируя четыре центральных эмбриональных гена. Эти перепрограммированные клетки кожи, называемые «индуцированные плютипотентные стволовые клетки» (ИПСК), похожи на клетки, которые развиваются в первые дни после оплодотворения, и по существу идентичны своим естественным аналогам. Эти клетки могут развиваться во все типы клеток плода, но не во внеэмбриональные ткани, такие как плацента.
Теперь исследовательская группа Еврейского университета во главе с доктором. Йоси Буганим, доктор.
Орен Рам из Института наук о жизни HU и профессор Томми Каплан из Школы компьютерных наук и инженерии HU, а также докторанты Хани Бенчетрит и Мохаммад Джабер обнаружили новую комбинацию из пяти генов, которые при введении в клетки кожи перепрограммируют клетки в каждый из трех ранних эмбриональных типов клеток – iPS-клетки, которые создают плод, плацентарные стволовые клетки и стволовые клетки, которые развиваются в другие внеэмбриональные ткани, такие как пуповина. Эти преобразования занимают около месяца.
Команда HU использовала новую технологию для тщательного изучения молекулярных сил, которые управляют решениями клеточной судьбы для перепрограммирования клеток кожи и естественного процесса эмбрионального развития. Например, исследователи обнаружили, что ген «Eomes» подталкивает клетку к идентичности плацентарных стволовых клеток и развитию плаценты, в то время как ген «Esrrb» управляет развитием стволовых клеток плода посредством временного приобретения идентичности экстрамбриональных стволовых клеток.
Чтобы раскрыть молекулярные механизмы, которые активируются во время формирования этих различных типов клеток, исследователи проанализировали изменения структуры генома и функции внутри клеток, когда пять генов вводятся в клетку. Они обнаружили, что на первом этапе клетки кожи теряют свою клеточную идентичность, а затем постепенно приобретают новую идентичность одного из трех ранних типов эмбриональных клеток, и что этот процесс регулируется уровнями двух из пяти генов.
В последнее время были предприняты попытки развить весь эмбрион мыши без использования сперматозоидов или яйцеклеток. В этих попытках использовались три ранних типа клеток, выделенные непосредственно из живого развивающегося эмбриона.
Тем не менее, исследование HU – это первая попытка создать сразу все три основные клеточные линии из клеток кожи. Кроме того, эти результаты означают, что, возможно, нет необходимости «приносить в жертву» живой эмбрион для создания эмбриона из пробирки.