Исследование, опубликованное в Stem Cell Research, дает новое представление о формировании клеток нервного гребня и очерчивает временные предполагаемые этапы их развития. Это также показывает, что линия нервного гребня отличается от плюрипотентных стволовых клеток.
Нервный гребень – важная популяция эмбриональных клеток в развивающемся эмбрионе, которая генерирует такие клетки, как нейроны, глии и меланоциты, а также клетки, из которых состоят кости и хрящи. Его неправильное развитие связано с широким спектром патологий, от черепно-лицевых пороков развития, таких как расщелина неба, до агрессивных раковых заболеваний, таких как меланома и нейробластома.
«Определение молекулярной сигнатуры, необходимой для формирования нервного гребня, лучше дает нам возможность понять патологии, связанные с нервным гребнем человека, и разработать диагностические и терапевтические усилия», – сказал ведущий автор исследования Маниши С. Прасад, помощник научного сотрудника лаборатории Мартина I. Гарсия-Кастро, доцент биомедицинских наук Медицинской школы Калифорнийского университета в Риверсайде. "Знание точного времени и задействованных молекулярных сигналов, когда именно нервный гребень приобретает потенциал для образования клеток челюсти и зуба, например, позволит ученым воспроизвести и модулировать их потенциал в терапии стволовыми клетками, разработанной для помощи подходам к регенеративному черепно-лицевому восстановлению. , среди многих других."
В исследовании использовалась надежная человеческая модель формирования нервного гребня, чтобы продемонстрировать быстрый переход от состояния плюрипотентных стволовых клеток к состоянию предшественника нервного гребня. Согласно этой модели, последовательная потеря маркеров плюрипотентности происходит во время состояния плюрипотентных стволовых клеток, когда клетки переходят в клетки нервного гребня.
«Мы обращаемся к точному времени, когда плюрипотентные стволовые клетки расходятся в сторону линии клеток нервного гребня, исследуя отличительные молекулярные и функциональные атрибуты ранних клеток нервного гребня – то, что никогда не было установлено», – сказал Прасад. «Мы также определили уникальные молекулярные сигнатуры на переходных стадиях формирования нервного гребня из плюрипотентных стволовых клеток."
Исследователи предоставляют временную карту высокого разрешения экспрессии генов и эпигенетических изменений с четко определенными стадиями формирования нервного гребня, которые, по их мнению, должны стать ценным ресурсом для ученых, определяющих и изучающих роль различных генов, участвующих в формировании нервного гребня человека.
Считается, что клетки нервного гребня происходят из эктодермы, одного из трех зародышевых листков, сформированных на самых ранних стадиях эмбрионального развития, но их способность образовывать производные, такие как клетки, образующие кости и зубы, противоречит фундаментальным концепциям. в биологии развития и стволовых клеток.
Гарсия-Кастро отметил, что исследование также устанавливает новый тест спецификации in vitro для определения способности дифференцироваться определенных клеток нервного гребня в другие зародышевые листы, такие как типы клеток мезодермы и энтодермы. Спецификационный тест включает в себя воздействие на потенциально заданные клетки сигналов точного уровня, которые стимулируют формирование других зародышевых листков, таких как мезодерма и энтодерма, из плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток.
«Наша работа демонстрирует, что клетки нервного гребня выходят из состояния плюрипотентных стволовых клеток вскоре после активации передачи сигналов Wnt, древнего и эволюционно консервативного пути, который регулирует важные аспекты клетки», – сказал он. «Важно отметить, что с помощью нашего нового теста спецификации мы обнаружили, что предполагаемые клетки нервного гребня теряют мезодермальный и энтодермальный потенциал, характерный для плюрипотентных стволовых клеток, всего через несколько часов после их индукции."
Гарсиа-Кастро и Прасад присоединились к исследованию докторанта Ребекки М. Чарни и студент-исследователь Липса Дж.
Патель.
Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья.
Название исследования: «Отчетливый молекулярный профиль и ограниченный потенциал стволовых клеток определяет предполагаемый черепно-мозговой нервный гребень человека на основе состояния эмбриональных стволовых клеток."