Støtten af pluripotente celler over tid er et væsentligt træk ved udvikling. Pluripotente celler er stamceller, der kan udvikle sig til alle andre celler. At forstå udviklingen af pluripotente stamceller til et hjerte kan hjælpe med at replikere denne proces i laboratoriet.
En gammel fisk kaldet et 'levende fossil' har hjulpet videnskabsmænd med at forstå det grundlæggende i stamceller. Forskere ved Københavns Universitet har opdaget, at coelacanth-fisken indeholder mastergenet, der regulerer stamceller og opretholder pluripotens. Dette gen, kendt som OCT4 i mennesker og mus, viste sig at kunne erstattes med en coelacanth-variant i stamceller fra mus.
Coelacanth er blevet omtalt som et "levende fossil" og er klassificeret separat fra pattedyr på grund af det faktum, at det udviklede sig til sin nuværende form for omkring 400 millioner år siden. Den efterligner de første dyr, der gik fra havet til land, fordi den har finner, der ligner lemmer.
Adjunkt Molly Lowndes sagde, "Ved at studere dens celler kan du gå tilbage i evolutionen, så at sige."
Adjunkt Woranop Sukparangsi fortsætter: "Den centrale faktor, der styrer gennetværket i stamceller, findes i coelacanth. Dette viser, at netværket eksisterede tidligt i evolutionen, potentielt så langt tilbage som for 400 millioner år siden."
Ph.D. studerende Elena Morganti sagde, ”Det smukke ved at bevæge sig tilbage i evolutionen er, at organismerne bliver enklere. For eksempel har de kun én kopi af nogle essentielle gener i stedet for mange versioner. På den måde kan du adskille, hvad der er vigtigt for stamceller, og bruge det til at forbedre, hvordan du dyrker stamceller i en skål."
Forskere opdagede, at stamcelle-netværket er langt ældre end tidligere antaget og kan findes i uddøde arter. De opdagede også, hvordan evolutionen ændrede gennetværket for at aktivere det pluripotente stamceller.
Over 40 dyrestamcellegener blev undersøgt: kænguruer, mus og hajer. Dyrene blev udvalgt til at repræsentere et godt tværsnit af de vigtigste evolutionære vendepunkter.
Studiet ansat kunstig intelligens at skabe tredimensionelle modeller af de forskellige OCT4-proteiner. Proteinets overordnede struktur er blevet bevaret gennem hele evolutionen, ifølge eksperterne. Mens de dele af disse proteiner, der vides at være afgørende for stamceller, ikke ændres, ændrer artsspecifikke variationer i disse proteiner, der ser ud til at være uafhængige af hinanden, deres orientering, hvilket kan påvirke, hvor godt de opretholder pluripotens.
Joshua Mark Brickman sagde, "Dette er en fascinerende opdagelse om evolution, som ikke ville have været mulig før fremkomsten af nye teknologier. Man kan se det som evolution, der klogt tænker, vi roder ikke med 'motoren i bilen', men vi kan flytte rundt på motoren og forbedre drivlinjen for at se, om det får bilen til at køre hurtigere."
Journal Reference:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. et al. Evolutionær oprindelse af hvirveldyr OCT4/POU5 fungerer ved at understøtte pluripotens. Nat Commun 13, 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
