«Новый инструмент и наши первоначальные анализы делают молекулярный снимок стволовых клеток и нишевых клеток, когда они взаимодействуют с образованием волосяных фолликулов», – сказал старший автор исследования Майкл Рендл, доктор медицины, доцент кафедры биологии развития и регенеративной биологии и исследователь. в Институте стволовых клеток семьи чернокожих при Медицинской школе Икана на горе Синай. «Мы знаем, что эти клетки важны для координации роста волос, но мы не знаем, как они взаимодействуют на молекулярном уровне для достижения такого сложного процесса. Наша цель при публикации этой базы данных – создать стартовую площадку для будущих исследований, которые прояснят роль всех сигналов, управляющих этой программой развития, с конечной целью перенести эти знания в клинические условия."
База данных с шутливым названием Hair-GEL (библиотека экспрессии генов) основана на фундаментальном генетическом принципе, согласно которому план развития тканей кодируется генами, которые по-разному активируются в определенных типах клеток. Экспрессия генов – это процесс, при котором информация, хранящаяся в ДНК, преобразуется (транскрибируется) в связанные молекулы, называемые РНК, которые, в свою очередь, используются для синтеза белков, составляющих структуры и сигналы клетки.
Транскриптом – это набор всех молекул РНК, присутствующих в одном типе клеток, и, следовательно, считывание того, какие гены экспрессируются и какие белки являются активными и придают функциональность этому типу клеток.
Используя секвенирование РНК следующего поколения, исследовательская группа сравнила транскриптомы в эмбриональных клетках кожи, чтобы выявить сотни генов, которые активны по мере развития кожи, в том числе те, которые управляют формированием волосяных фолликулов.
«Хотя эта работа представляет собой первое молекулярное исследование с высоким разрешением клеток-предшественников волосяных фолликулов, ее истинная сила заключается в анализе этих клеток в контексте всей развивающейся кожи», – сказала ведущий автор исследования Рэйчел Сеннетт, недавно защитившая докторскую диссертацию. часть программы MD / PhD на горе Синай.
«Перекрестные помехи» в эмбриональной коже
По мере формирования волосяных фолликулов многие другие клетки в локальной среде одновременно координируют эпидермальное и дермальное созревание, миграцию пигментных клеток, распределение нервных клеток и многое другое. Сравнивая анализ секвенирования РНК по всему геному различных типов клеток, выделенных из кожи эмбриона, группа исследователей выявила уникальные гены, связанные с каждым из них. Эти метко названные «генные сигнатуры», в свою очередь, раскрывают сообщения, которые определенные типы клеток отправляют и получают, когда они общаются и взаимодействуют, формируя кожу и все ее сложные компоненты.
Важно отметить, что предыдущие исследования определили генные сигнатуры стволовых клеток и нишевых клеток в волосяных фолликулах взрослых, и авторы этого текущего исследования ищут общие гены в их эмбриональных аналогах. Такие гены могут представлять собой основные факторы, которые определяют идентичность и активность стволовых или нишевых клеток, и могут быть полезны для стимулирования роста волос в клинических условиях. Авторы дополнительно подтверждают активность определенных сигнальных путей, которые, как известно, играют важную роль в различных программах развития, но впервые определяют клетки по всей коже, которые принимают участие в этих молекулярных переговорах.
Наконец, они подчеркивают широко распространенную активацию сигналов, ранее определяемых их ролью в передаче сигналов аксонов, которые могут иметь до сих пор не признанную роль в управлении крупномасштабными клеточными перестройками, важными для функционального развития кожи.
Команда делится всеми данными на интерактивном веб-сайте библиотеки экспрессии генов волос с возможностью поиска (Hair-GEL.net), который предлагает информацию о секвенировании стволовых клеток и нишевых клеток, которые взаимодействуют для создания волосяных фолликулов.
Исследователи могут запросить любой интересующий ген, чтобы узнать, присутствует ли он и / или специально ли он экспрессируется в каком-либо из отдельных типов клеток, составляющих кожу эмбриона.