Stödet av pluripotenta celler över tid är ett viktigt inslag i utvecklingen. Pluripotenta celler är stamceller som kan utvecklas till alla andra celler. Att förstå utvecklingen av pluripotenta stamceller till ett hjärta kan hjälpa till att replikera denna process i laboratoriet.
En gammal fisk som kallas "levande fossil" har hjälpt forskare att förstå grunderna i stamceller. Forskare vid Köpenhamns universitet har upptäckt att coelacanth-fisken innehåller mastergenen som reglerar stamceller och upprätthåller pluripotens. Denna gen, känd som OCT4 hos människor och möss, visade sig vara utbytbar med en coelacantvariant i stamceller från mus.
Coelacanth har kallats ett "levande fossil" och klassificeras separat från däggdjur på grund av att det utvecklades till sin nuvarande form för cirka 400 miljoner år sedan. Den härmar de första djuren som övergick från havet till land eftersom den har fenor som liknar lemmar.
Biträdande professor Molly Lowndes sa, "Genom att studera dess celler kan du gå tillbaka i evolutionen, så att säga."
Adjunkt Woranop Sukparangsi fortsätter: – Den centrala faktorn som styr gennätverket i stamceller finns i coelacanth. Detta visar att nätverket existerade tidigt i evolutionen, potentiellt så långt tillbaka som för 400 miljoner år sedan."
Ph.D. student Elena Morganti sa, "Det fina med att gå tillbaka i evolutionen är att organismerna blir enklare. Till exempel har de bara en kopia av några väsentliga gener istället för många versioner. På så sätt kan du separera det som är viktigt för stamceller och använda det för att förbättra hur du odlar stamceller i en maträtt.”
Forskare upptäckte att stamcellsnätverket är mycket äldre än man tidigare trott och kan hittas i utdöda arter. De upptäckte också hur evolutionen förändrade gennätverket för att möjliggöra pluripotenta stamceller.
Över 40 djurstamcellsgener undersöktes: kängurur, möss och hajar. Djuren valdes ut för att representera ett bra tvärsnitt av de stora evolutionära vändpunkterna.
Studien sysselsatte artificiell intelligens att skapa tredimensionella modeller av de olika OCT4-proteinerna. Proteinets övergripande struktur har bevarats under hela evolutionen, enligt experterna. Medan de delar av dessa proteiner som är kända för att vara avgörande för stamceller inte förändras, ändrar artspecifika variationer i dessa proteiner som verkar orelaterade till varandra sin orientering, vilket kan påverka hur väl de upprätthåller pluripotens.
Joshua Mark Brickman sade, "Detta är ett fascinerande fynd om evolution som inte skulle ha varit möjligt före tillkomsten av ny teknik. Du kan se det som att evolutionen tänker smart, vi pysslar inte med "motorn i bilen", men vi kan flytta runt motorn och förbättra drivlinan för att se om det får bilen att gå snabbare."
Tidskriftsreferens:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. et al. Evolutionärt ursprung för ryggradsdjur OCT4/POU5 fungerar för att stödja pluripotens. Nat Commun 13, 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
