Podtrzymywanie komórek pluripotencjalnych w czasie jest istotną cechą rozwoju. Komórki pluripotencjalne to komórki macierzyste, które mogą rozwinąć się we wszystkie inne komórki. Zrozumienie rozwoju pluripotencjalnych komórek macierzystych w sercu może pomóc w odtworzeniu tego procesu w laboratorium.
Starożytna ryba zwana „żywą skamieniałością” pomogła naukowcom zrozumieć podstawy komórek macierzystych. Naukowcy z Uniwersytet w Kopenhadze odkryli, że ryba Coelacanth zawiera gen główny, który reguluje komórki macierzyste i utrzymuje pluripotencję. Stwierdzono, że gen ten, znany u ludzi i myszy jako OCT4, można zastąpić wariantem coelakanty u ludzi i myszy. mysie komórki macierzyste.
Celakantę określa się mianem „żywej skamieliny” i klasyfikuje się ją oddzielnie od ssaków, ponieważ wyewoluowała do obecnej formy około 400 milionów lat temu. Naśladuje pierwsze zwierzęta, które przeszły z morza na ląd, ponieważ ma płetwy przypominające kończyny.
Adiunkt Molly Lowndes powiedziała: „Badając jego komórki, można, że tak powiem, cofnąć się w ewolucji”.
Adiunkt Woranop Sukparangsi kontynuuje: „Główny czynnik kontrolujący sieć genów w komórkach macierzystych znajduje się w koelakancie. To pokazuje, że sieć istniała na wczesnym etapie ewolucji, potencjalnie już 400 milionów lat temu”.
Doktorat uczennica Elena Morganti powiedziała: „Piękno cofnięcia się w ewolucji polega na tym, że organizmy stają się prostsze. Na przykład mają tylko jedną kopię niektórych niezbędnych genów zamiast wielu wersji. W ten sposób możesz oddzielić to, co jest ważne dla komórek macierzystych i wykorzystać to do usprawnienia hodowli komórek macierzystych w naczyniu”.
Naukowcy odkryli, że sieć komórek macierzystych jest znacznie starsza, niż wcześniej sądzono, i można ją znaleźć u gatunków wymarłych. Odkryli także, jak ewolucja zmieniła sieć genów, aby umożliwić pluripotencjalne komórki macierzyste.
Zbadano ponad 40 genów zwierzęcych komórek macierzystych: kangurów, myszy i rekinów. Zwierzęta wybrano tak, aby reprezentowały dobry przekrój głównych ewolucyjnych punktów zwrotnych.
W badaniu zatrudniono sztuczna inteligencja do stworzenia trójwymiarowych modeli różnych białek OCT4. Zdaniem ekspertów ogólna struktura białka została zachowana w trakcie ewolucji. Chociaż części tych białek, o których wiadomo, że są kluczowe dla komórek macierzystych, nie zmieniają się, specyficzne gatunkowo różnice w tych białkach, które wydają się ze sobą niepowiązane, zmieniają ich orientację, co może mieć wpływ na to, jak dobrze utrzymują one pluripotencję.
Joshua Marka Brickmana powiedziany, „To fascynujące odkrycie dotyczące ewolucji, które nie byłoby możliwe przed pojawieniem się nowych technologii. Można to postrzegać jako ewolucję sprytnego myślenia. Nie majstrujemy przy „silniku w samochodzie”, ale możemy przenieść silnik w inne miejsce i ulepszyć układ napędowy, aby sprawdzić, czy dzięki temu samochód będzie jechał szybciej”.
Referencje czasopisma:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. i in. Ewolucyjne pochodzenie funkcji OCT4/POU5 kręgowców we wspieraniu pluripotencji. Nat Commun 13 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
