В ходе революционного эксперимента ученым удалось создать химерную мышь, клетки которой содержали ген из одноклеточных организмов — форм жизни, предшествовавших появлению многоклеточных животных. Этот прорыв может изменить наше представление об эволюции стволовых клеток и открыть новые перспективы в регенеративной медицине.
Роль хоанофлагеллят в эволюции стволовых клеток
На протяжении веков ученые считали, что некоторые характеристики, такие как плюрипотентные стволовые клетки (способные превращаться в любой тип клеток), присущи только животным. Однако недавние исследования выявили неожиданный аспект эволюции: хоанофлагелляты, одноклеточные микроорганизмы, считающиеся ближайшими предками многоклеточных животных, также обладают генами Sox и POU, которые обычно ассоциируются с формированием стволовых клеток у животных.
Открытие того, что эти гены присутствуют в таких простых организмах, как хоанофлагелляты, позволяет предположить, что фундаментальные клеточные механизмы существовали задолго до появления многоклеточных животных. Это исследование меняет наше представление об эволюции стволовых клеток и открывает путь к новым гипотезам о происхождении плюрипотентности, ключевого явления в развитии сложных организмов.
Древние гены для переосмысления современной биологии
Чтобы глубже изучить роль этих генов в процессе плюрипотентности, исследователи решили провести смелый эксперимент. Введя гены Sox из хоанофлагеллят в клетки мыши, команда смогла заменить существующие гены Sox2, которые необходимы для создания стволовых клеток у млекопитающих. Такое перепрограммирование позволило создать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) из клеток мыши.
Введя эти стволовые клетки в развивающийся эмбрион мыши, исследователи получили химеру — животное с генетически отличными клетками. Другими словами, исследователи создали живую, функциональную мышь с генетическими характеристиками из обоих источников. Некоторые клетки в ее теле были получены из генов хоанофлагелляты, в то время как другие были типичными для мышей. У этой химеры были заметны такие признаки, как пятна на меху и темные глаза, что доказывает, что на развитие животного повлияли древние гены. Этот эксперимент впечатляет простотой происхождения использованных генов, которые происходят из одноклеточных организмов, насчитывающих сотни миллионов лет.
Таким образом, эксперимент не только подтвердил наличие этих генов у хоанофлагеллят, но и позволил проследить влияние этих предковых генов на такой многоклеточный организм, как мышь. Таким образом, исследователи подчеркнули функциональную преемственность этих механизмов на протяжении эволюции и продемонстрировали, что предковые гены, присутствующие в таких простых формах жизни, как хоанофлагелляты, могут влиять на сложные клеточные процессы в гораздо более развитых организмах.
Глубокие последствия для медицины
Это открытие, подробности которого опубликованы в журнале Nature Communications, открывает путь к значительным достижениям в области регенеративной медицины. Плюрипотентные стволовые клетки, способные превращаться в любой тип клеток организма, необходимы для лечения различных заболеваний, таких как нейродегенеративные заболевания, травмы тканей и регенерация органов. Понимание эволюционных корней механизмов, управляющих плюрипотентностью, может произвести революцию в манипулировании этими клетками и сделать возможной разработку новых методов лечения.
Исследователи считают, что это исследование может вдохновить на новые подходы к совершенствованию методов перепрограммирования клеток. Используя гены предков, присутствующие в одноклеточных организмах, таких как хоанофлагелляты, можно разработать более эффективные методы индуцирования плюрипотентности и регенерации тканей. В конечном итоге эти открытия могут превратить экспериментальные методы лечения в доступные решения, открывая новые перспективы для восстановления тканей, создания искусственных органов и лечения серьезных заболеваний.
