Zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Toronto odkrył, że grupa komórek zlokalizowanych w skórze i innych obszarach ciała, zwanych komórkami macierzystymi grzebienia nerwowego, jest źródłem przeprogramowanych neuronów znalezionych przez innych badaczy.
Ich odkrycia obalają popularną teorię przeprogramowania komórkowego, zgodnie z którą każdą rozwiniętą komórkę można skłonić do zmiany tożsamości na zupełnie niepowiązany typ komórki poprzez infuzję czynników transkrypcyjnych. Zespół proponuje alternatywną teorię: istnieje jeden rzadki typ komórek macierzystych, który jest unikalny pod względem zdolności do przeprogramowania w różne typy komórek.
„Uważaliśmy, że większość przypadków przeprogramowania komórek można przypisać rzadkiej, multipotencjalnej komórce macierzystej, która znajduje się w całym organizmie i pozostaje uśpiona w populacjach dojrzałych komórek” – powiedział Justin Belair-Hickey, pierwszy autor badania i doktorant University of Toronto Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research. „Nie było w pełni zrozumiałe, dlaczego przeprogramowanie jest procesem nieefektywnym. Nasze dane wyjaśniają tę nieefektywność, wykazując, że komórka macierzysta grzebienia nerwowego jest jedną z niewielu komórek macierzystych, które mogą wytwarzać pożądany przeprogramowany typ komórek”.
Badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie Stem Cell Reports.
Komórki grzebienia nerwowego, które można znaleźć pod mieszkiem włosowym w skórze, są genetycznie predysponowane do przekształcania się w neurony. Nie jest to nieoczekiwane, ponieważ wiele typów komórek w skórze pochodzi z tego samego miejsca w zarodku, co neurony: ektodermalnej warstwy zarodkowej. Ektoderma jest najbardziej zewnętrzną z trzech warstw komórek, które tworzą się podczas rozwoju embrionalnego.
Do przeprowadzenia tego badania skłoniło zespół własne pytanie o to, w jaki sposób dane eksperymentalne z badań nad przeprogramowaniem komórkowym są interpretowane pod względem elastyczności tożsamości komórki. Obejmuje to teorie dotyczące tego, w jaki sposób dojrzałe komórki z jednej warstwy embrionalnej mogą być bezpośrednio przeprogramowane na dojrzałe komórki innej warstwy embrionalnej, mimo że trzy warstwy zarodkowe są oddzielone różnymi historiami rozwoju. Postawili hipotezę, że przeprogramowanie komórkowe może nastąpić tylko z komórki macierzystej do dojrzałej komórki, gdy obie pochodzą z tej samej warstwy zarodkowej.
„Myślę, że twierdzenia o bezpośrednim przeprogramowaniu są albo przesadzone, albo oparte na niedokładnych interpretacjach danych” – powiedział Belair-Hickey. „Postanowiliśmy wykazać, że tożsamość komórki jest znacznie bardziej zdefiniowana i stabilna, niż proponowała to koncepcja przeprogramowania komórkowego. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że znaleźliśmy komórki skóry, które można przeprogramować na neurony, ale w rzeczywistości znaleźliśmy komórki macierzyste w skórze, które pochodzą z mózgu”.
Komórki macierzyste grzebienia nerwowego znajdują się w całym organizmie, w tym w skórze, kościach i tkance łącznej. Ich rozmieszczenie w całym organizmie, zdolność do przeprogramowania na wiele rodzajów komórek i dostępność w skórze do pobrania sprawia, że są one potencjalnym kandydatem do przeszczepu komórek macierzystych w celu leczenia chorób.
„Komórki macierzyste grzebienia nerwowego mogły pozostać niezauważone przez innych badaczy zajmujących się przeprogramowywaniem komórek, ponieważ chociaż są szeroko rozpowszechnione w organizmie, są również rzadkie” – powiedział Derek van der Kooy, główny badacz badania i profesor genetyki molekularnej w Donnelly Centre i na Wydziale Medycyny University of Toronto University of Toronto Temerty. „W związku z tym mogły one zostać pomylone z dojrzałymi komórkami różnych typów tkanek, które mogłyby zostać przeprogramowane na inne typy komórek. Myślę, że to, co znaleźliśmy, to wyjątkowa grupa komórek macierzystych, które można badać, aby zrozumieć prawdziwy potencjał przeprogramowania komórek”.
Badania te były wspierane przez Canadian Institutes of Health Research, Krembil Foundation i Medicine by Design.
Źródło: Uniwersytet w Toronto, Cell Reports
DOI: 10.1016/j.stemcr.2024.10.003
