Стволовые клетки - это клетки, которые могут дифференцироваться в различные специализированные клетки. Устанавливая флаги, исследователи могут точно отслеживать и исследовать стволовые клетки, особенно те случаи, когда происходит переход клеток между различными состояниями. Этот подход выявил новое понимание временных и координационных изменений в активности генов и модификаций ДНК, которые происходят, когда клетки перепрограммированы. Эти результаты откроют новые пути для повышения эффективности перепрограммирования клеток и перевода стволовых клеток в различные типы специализированных клеток. Это важные шаги в направлении будущих применений в регенеративной медицине для создания специализированных клеток, тканей или органов для поддержания их нормальной функции.

Эмбриональные стволовые клетки человека могут существовать в двух разных состояниях, которые называются наивными (основное состояние) и примированы (состояние перед дифференцированием в специализированную клетку). Эти два состояния различаются по набору генов, которые они экспрессируют, структуре модификаций их ДНК и от того, отключена ли Х-хромосома в женских клетках или нет. Клетки в этоих состояниях могут переходить назад и вперед, но делать это с очень низкой эффективностью. До сих пор исследователям не хватало правильных инструментов, чтобы отличать стволовые клетки друг от друга, и это мешает исследованию клеток при их переходе из одного состояния в другое.

Исследователи из Института Бабрахама и Каролинского института сообщили в Cell Stem Cell, что они идентифицировали набор белков (молекулярных «флажков»), которые присутствуют на поверхности либо наивных, либо примированных эмбриональных стволовых клеток человека. Устанавливая различные флаги с высокоспецифичными антителами, исследователи могли точно различать два типа стволовых клеток. Эта стратегия позволила исследователям отслеживать и фиксировать определенные типы клеток, поскольку примированные клетки перепрограммировались на наивные клетки, в том числе в гораздо более ранний момент времени и с лучшей чувствительностью.

Доктор Питер Рагг-Ганн, руководитель группы в исследовательской программе Эпигенетики Института Бабрахама и старший соавтор статьи, объясняет: «Одним из захватывающих аспектов этого исследования является то, что мы смогли захватить наивные стволовые клетки на очень раннем этапе их перепрограммирования - эти ранние клетки включили подмножество наивно-специфических генов, но они еще не полностью созрели. Для создания зрелой наивной клетки потребовалось дальнейшее перепрограммирование, и мы могли связать этот процесс с активацией ранее молчащей Х-хромосомы и повышенной активности других генов, которые определяют наивное состояние стволовых клеток. Это удивительно, и сейчас мы можем начать составлять дорожную карту, описывающую молекулярные маршруты, доступные для человеческих стволовых клеток, когда они прокладывают свой путь между двумя состояниями.

Теперь исследователи намерены исследовать, как различные процессы, которые регулируют модификации ДНК и активность генов, могут быть связаны, и какие области генома первоначально устойчивы к перепрограммированию. В конечном счете, эти знания будут полезны для понимания самых ранних событий в развитии человека, которые отражаются в наивных и примированных состояниях стволовых клеток, а также могут привести к усовершенствованным методам перепрограммирования человеческих клеток для терапии на основе стволовых клеток.

Оригинал: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170323132527.htm