Sprijinul celulelor pluripotente în timp este o caracteristică esențială a dezvoltării. Celulele pluripotente sunt celule stem care se pot dezvolta în toate celelalte celule. Înțelegerea dezvoltării celulelor stem pluripotente într-o inimă poate ajuta la replicarea acestui proces în laborator.
Un pește antic numit „fosilă vie” a ajutat oamenii de știință să înțeleagă elementele de bază ale celulelor stem. Oamenii de știință de la Universitatea din Copenhaga au descoperit că peștele celacant conține gena principală care reglează celulele stem și menține pluripotența. Această genă, cunoscută sub numele de OCT4 la oameni și șoareci, s-a dovedit a fi înlocuibilă cu o variantă de celacant în celule stem de șoarece.
Celacantul a fost denumit „fosilă vie” și este clasificat separat de mamifere datorită faptului că a evoluat în forma sa actuală acum aproximativ 400 de milioane de ani. Imită primele animale care au trecut de la mare la uscat, deoarece posedă aripioare asemănătoare membrelor.
Profesorul asistent Molly Lowndes a spus: „Studiindu-i celulele, poți să te întorci în evoluție, ca să spunem așa.”
Profesorul asistent Woranop Sukparangsi continuă: „Factorul central care controlează rețeaua de gene din celulele stem se găsește în celacant. Acest lucru arată că rețeaua a existat devreme în evoluție, potențial încă de acum 400 de milioane de ani.”
Ph.D. studenta Elena Morganti a spus, „Frumusețea revenirii în evoluție este că organismele devin mai simple. De exemplu, au o singură copie a unor gene esențiale în loc de multe versiuni. În acest fel, puteți separa ceea ce este important pentru celulele stem și îl puteți folosi pentru a îmbunătăți modul în care creșteți celulele stem într-un vas.”
Oamenii de știință au descoperit că rețeaua de celule stem este mult mai veche decât se credea anterior și poate fi găsită la specii dispărute. Ei au descoperit, de asemenea, cum evoluția a schimbat rețeaua de gene pentru a permite celule stem pluripotente.
Au fost examinate peste 40 de gene de celule stem animale: canguri, șoareci și rechini. Animalele au fost alese pentru a reprezenta o bună secțiune transversală a principalelor puncte de cotitură evolutivă.
Studiul angajat inteligență artificială pentru a crea modele tridimensionale ale diferitelor proteine OCT4. Structura generală a proteinei a fost păstrată de-a lungul evoluției, potrivit experților. În timp ce părțile acestor proteine cunoscute a fi cruciale pentru celulele stem nu se schimbă, variațiile specifice speciilor ale acestor proteine care par nelegate una de cealaltă își schimbă orientarea, ceea ce poate afecta cât de bine își mențin pluripotența.
Joshua Mark Brickman a spus, „Aceasta este o descoperire fascinantă despre evoluție care nu ar fi fost posibilă înainte de apariția noilor tehnologii. O poți vedea ca o evoluție gândind inteligent, nu ne chinuim cu „motorul din mașină”, dar putem muta motorul și îmbunătăți trenul de propulsie pentru a vedea dacă face ca mașina să meargă mai repede.”
Referința jurnalului:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. şi colab. Originea evolutivă a funcțiilor OCT4/POU5 vertebrate în susținerea pluripotenței. Nat Commun 13, 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
