Støtten til pluripotente celler over tid er et viktig trekk ved utvikling. Pluripotente celler er stamceller som kan utvikle seg til alle andre celler. Å forstå utviklingen av pluripotente stamceller til et hjerte kan bidra til å gjenskape denne prosessen i laboratoriet.
En eldgammel fisk kalt et "levende fossil" har hjulpet forskere med å forstå det grunnleggende om stamceller. Forskere ved Universitetet i København har oppdaget at coelacanth-fisken inneholder mastergenet som regulerer stamceller og opprettholder pluripotens. Dette genet, kjent som OCT4 hos mennesker og mus, ble funnet å kunne erstattes med en coelacanth-variant i stamceller fra mus.
Coelacanth har blitt referert til som et "levende fossil" og er klassifisert separat fra pattedyr på grunn av det faktum at det utviklet seg til sin nåværende form for rundt 400 millioner år siden. Den etterligner de første dyrene som gikk over fra havet til land fordi den har finner som ligner lemmer.
Adjunkt Molly Lowndes sa: "Ved å studere cellene kan du gå tilbake i evolusjon, så å si."
Adjunkt Woranop Sukparangsi fortsetter: "Den sentrale faktoren som kontrollerer gennettverket i stamceller finnes i coelacanth. Dette viser at nettverket eksisterte tidlig i evolusjonen, potensielt så langt tilbake som for 400 millioner år siden.»
Ph.D. student Elena Morganti sa, «Det fine med å bevege seg tilbake i evolusjonen er at organismene blir enklere. For eksempel har de bare én kopi av noen essensielle gener i stedet for mange versjoner. På den måten kan du skille det som er viktig for stamceller og bruke det til å forbedre hvordan du dyrker stamceller i en tallerken.»
Forskere oppdaget at stamcellenettverket er langt eldre enn tidligere antatt og kan finnes hos utdødde arter. De oppdaget også hvordan evolusjonen endret gennettverket for å aktivere det pluripotente stamceller.
Over 40 dyrestamcellegener ble undersøkt: kenguruer, mus og haier. Dyrene ble valgt for å representere et godt tverrsnitt av de store evolusjonære vendepunktene.
Studiet sysselsatte kunstig intelligens å lage tredimensjonale modeller av de ulike OCT4-proteinene. Proteinets generelle struktur har blitt bevart gjennom hele evolusjonen, ifølge ekspertene. Mens delene av disse proteinene som er kjent for å være avgjørende for stamceller ikke endres, endrer artsspesifikke variasjoner i disse proteinene som ikke er relatert til hverandre, orienteringen, noe som kan påvirke hvor godt de opprettholder pluripotens.
Joshua Mark Brickman sa, "Dette er et fascinerende funn om evolusjon som ikke ville vært mulig før inntoget av nye teknologier. Du kan se det som evolusjon å tenke smart, vi tukler ikke med 'motoren i bilen', men vi kan flytte rundt på motoren og forbedre drivverket for å se om det får bilen til å gå raskere.»
Tidsreferanse:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. et al. Evolusjonær opprinnelse til virveldyr OCT4/POU5 fungerer for å støtte pluripotens. Nat Commun 13, 5537 (2022). GJØR JEG: 10.1038 / s41467-022-32481-z
