|
Клетки-предшественники энтодермы, из которых впоследствии разовьются легкие, печень и поджелудочная железа. (Фото: IDR, Helmholtz Zentrum München)
Ученые расшифровали молекулярные механизмы раннего этапа дифференциации стволовых клеток
Исследование, проведенное учеными Научно-исследовательского института диабета и регенерации (Instituts für Diabetes- und Regenerationsforschung, IDR) Мюнхенского центра Гельмгольца (Helmholtz Zentrums München, HMGU), дает новую информацию о молекулярном контроле над дифференциацией стволовых клеток, важную роль в котором играют сигнальный путь Wnt/β-катенин и микроРНК-335, и новые структурные мишени для лечения таких хронических заболеваний, как диабет, методами регенеративной медицины.
В процессе эмбрионального развития из так называемых плюрипотентных стволовых клеток, способных дифференцироваться во все типы клеток организма, образуются органоспецифические клетки, в том числе инсулин-продуцирующие бета-клетки поджелудочной железы. Но сначала плюрипотентные клетки эмбриона организуются в так называемые зародышевые листки: энто-, мезо- и эктодерму. От этих трех различных клеточных популяций и ведут свое происхождение клетки различных функциональных тканей, такие как клетки кожи, мышечные клетки и др.
В организации зародышевых листков принимают участие различные сигнальные пути, в том числе сигнальный путь Wnt/β-катенин. Клетки поджелудочной железы, такие как бета-клетки, происходят из энтодермы – зародышевого листка, из которого развиваются также желудочно-кишечный тракт, печень и легкие. Профессору Хайко Ликерту (Heiko Lickert), директору IDR, и профессору Гуннери Шотту (Gunnery Schotta) из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (Ludwig-Maximilians-Universität München) удалось показать, что сигнальный путь Wnt/β-катенин регулирует фактор транскрипции Sox17, который, в свою очередь, контролирует молекулярную программу формирования стволовыми клетками энтодермы и таким образом обеспечивает раннюю дифференциацию стволовых клеток.
В рамках другого проекта профессор Ликерт и его коллега профессор Фабиан Тайс (Fabian Theis), директор Института вычислительной биологии (Instituts für Computational Biology) HMGU, идентифицировали дополнительный механизм, оказывающий влияние на клетки-предшественники энтодермы. Нуклеиновая кислота микроРНК-335 (miR-335) регулирует энтодермальные транскрипционные факторы Sox17 и Foxa2 и важна для дифференциации клеток в пределах этого зародышевого листка и отделения энтодермы от соседней мезодермы. В клетки какого органа – легких, печени или поджелудочной железы – разовьются эти клетки-предшественники, определяется концентрациями данных транскрипционных факторов. Чтобы получить эти результаты, исследователи объединили свои знания в области экспериментальных исследований с математическим моделированием.
«Наши результаты представляют два ключевых процесса дифференциации стволовых клеток», - объясняет профессор Ликерт. «Глубже понимая процессы образования клеток, мы можем добиться успеха в создании функциональных специализированных клеток из стволовых. Это может быть использовано в целом ряде терапевтических подходов. При сахарном диабете мы могли бы заменять дефектные бета-клетки, но регенеративная медицина предлагает новые терапевтические возможности в лечении и других дефектов и заболеваний органов».
При диабете – широко распространенном заболевании – нарушается функция вырабатывающих инсулин бета-клеток поджелудочной железы. Восстановительные подходы к его лечению направлены на обновление, а точнее замену этих клеток. Исследование профессора Ликерта и его группы должно помочь развитию этого направления.
Целью Мюнхенского центра Гельмгольца, партнера Немецкого центра изучения диабета (Deutschen Zentrum für Diabetesforschung), является разработка новых подходов к диагностике, лечению и профилактике широко распространенных заболеваний, таких как сахарный диабет.
По материалам
Insulin-bildende Betazellen aus Stammzellen: Wissenschaftler entschlüsseln frühe molekulare Differenzierungsmechanismen
Оригинальные статьи:
D. Yang, D. Lutter, I. Burtscher, L. Uetzmann, F. J. Theis, H. Lickert. miR-335 promotes mesendodermal lineage segregation and shapes a transcription factor gradient in the endoderm
S. Engert, I. Burtscher, W. P. Liao, S. Dulev, G. Schotta, H. Lickert. Wnt/β-catenin signalling regulates Sox17 expression and is essential for organizer and endoderm formation in the mouse
© «Инсулин-продуцирующие бета-клетки из стволовых». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки.
Related Articles: |
