Ученые из основного подразделения протеомики Испанского национального центра онкологических исследований (CNIO), возглавляемого Хавьером Муньосом, описали неизвестные на сегодняшний день механизмы, участвующие в поддержании эмбриональных стволовых клеток в наилучшем состоянии для их использования в регенеративной медицине. Их результаты, опубликованные в Nature Communications , помогут найти новые методы лечения стволовыми клетками при мозговом инсульте, сердечных заболеваниях или нейродегенеративных состояниях, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.
Наивные плюрипотентные стволовые клетки, идеально подходящие для исследований
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) — это плюрипотентные клетки, которые могут расти во все типы соматических клеток — характеристика, которая чрезвычайно полезна для исследователей и регенеративной медицины. Есть два типа плюрипотентности: наивная и готовая. Наивное состояние предшествует затравочному во время эмбрионального развития. Наивные ESC могут дифференцироваться в любые типы клеток. Таким образом, они более актуальны в исследованиях. Однако наивное состояние нестабильно, потому что наивные ESC постоянно получают сигналы, которые регулируют переход в активированное состояние и их самообновление. Понимание механизмов, которые регулируют плюрипотентные состояния, важно, потому что они могут помочь в достижении долгосрочного поддержания стабильных наивных плюрипотентных стволовых клеток в культурах ESC.
Традиционно поддержание наивных культур ESC основано на ингибировании двух сигнальных путей, которые регулируют дифференцировку клеток — также известный как метод культивирования 2i. В последнее время поддерживаются наивные ESC с использованием совершенно другого подхода, а именно ингибирования Cdk8 / 19, белка, который регулирует экспрессию множества генов, включая гены, которые помогают поддерживать наивное состояние. «Хотя эти два подхода используются для культивирования наивных клеток, мало что известно о задействованных механизмах», — говорит Хавьер Муньос, возглавлявший исследование.
Теперь, используя протеомику, широкомасштабную характеристику белков, закодированных в геноме, ученые CNIO описали большое количество молекулярных событий, которые помогают стабилизировать эти ценные ESC. «Это первый раз, когда протеомика была использована в этом контексте», — говорит Ана Мартинес дель Валь из Core Unit Proteomics в CNIO, первый автор статьи. «Мы проанализировали механизмы на нескольких уровнях. Во-первых, мы провели фосфопротеомный анализ, изучая фосфорилированные белки. Фосфорилирование регулирует функции белков (путем их активации или ингибирования). Во-вторых, мы проанализировали экспрессию этих белков. Наконец, мы выявили изменения в метаболиты (промежуточные продукты реакции или конечные продукты). Благодаря нашему комплексному подходу мы получили точную картину причин высокой степени пластичности ЭСК »,
Результаты исследования могут иметь значение для исследований некоторых типов рака. Мы знаем, что «ингибирование Cdk8 приводит к уменьшению пролиферации клеток при остром миелоидном лейкозе за счет усиления опухолевых супрессоров» и что «Cdk8 является онкогеном колоректального рака». «Активность Cdk8 в какой-то степени загадочна, поскольку его функции значительно различаются в зависимости от клеточного окружения», — говорит Муньос. «Мы идентифицировали ряд мишеней Cdk8, которые были неизвестны до сих пор. Это может помочь понять функцию, которую этот белок регулирует в других биологических контекстах».