Исследователи из университета Беркли нашли способ перепрограммирования мышиных эмбриональных стволовых клеток, и они демонстрируют особенности развития, как если бы они были из оплодотворенного яйца, или зиготы. Эти "похожие на тотипотентные" стволовые клетки способны генерировать не только все типы клеток в развивающемся эмбрионе, но также типы клеток, которые способствуют обмену питательны[ веществ между эмбрионом и матерью. Сейчас новые линии стволовых клеток, созданные исследователями Калифорнийского университета Беркли помогут ученым понять первые молекулярные решения, происходящие в раннем эмбриональном периоде. В конечном счете, эти выводы могли бы расширить репертуар тканей, которые могут быть получены из стволовых клеток, что имеет далеко идущие последствия для регенеративной медицины и терапии стволовыми клетками. Оплодотворенная яйцеклетка обладает полным потенциалом развития, и способна генерировать все типы клеток, необходимые для эмбриона, в том числе развивающегося эмбриона и экстра-эмбриональных тканей. Уникальная особенность плацентарных млекопитающих, экстра-эмбриональные ткани, такие как плацента и желточный мешок являются жизненно важными для питательных веществ и отходов обмена между плодом и матерью. Напротив, большинство эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток более ограничены в их потенциале развития, и способны образовывать эмбриональные типы клеток, но не экстра-эмбриональные ткани. Способность оплодотворенной яйцеклетки, создать эмбриональные и экстра-эмбриональные ткани называется "тотипотентностью," - конечное состояние стволовых клеток, которое видели только на самых ранних стадиях эмбрионального развития. "Изучение эмбрионального развития позволяет в значительной степени извлечь выгоду из системы культуры эмбриональных стволовых клеток и недавно индуцированных плюрипотентных стволовые клетки. Эти экспериментальные системы позволяют ученым анализировать основные молекулярных путей, которые определяют судьбу клеток в эмбриональном развитии", - говорит руководитель команды Лин он, профессор молекулярной и клеточной биологии. "Но уникальный потенциал развития из зиготы, образующейся сразу после спермы очень - очень трудно изучать, из-за ограниченности материалов и отсутствия экспериментальных систем клеточных культур". Новое исследование не только показывает новый механизм, регулирующий "похожие на тотипотентные" стволовые клетки, а также обеспечивает мощную мобильную систему культуры для дальнейшего исследования тотипотентности. Эмбриональные стволовые (ЭС) клетки, полученные от эмбрионов мышей с трех-с-половиной-дневного возраста, или эмбрионов человека пяти-с-половиной-дневного возраста, называются плюрипотентными, потому что они могут стать любой из тысяч типов клеток в организме. Они вызвали волнения в течение последних нескольких десятилетий, потому что ученые могут изучить их в лаборатории, чтобы обнаружить генетические механизмы, которые контролируют развитие специализированных тканей эмбриона и плода, а также из-за их потенциала для замены тканей организма, которые расщепляются, например, клеток поджелудочной железы у пациентов с сахарным диабетом, или клеток сердечной мышцы у пациентов с застойной сердечной недостаточностью. Эти стволовые клетки могут также позволить исследователям изучить ранние стадии генетических заболеваний. В качестве альтернативы для сбора их из эмбрионов, ученые также могут получить плюрипотентные стволовые клетки путем обработки зрелых соматических клеток с помощью коктейля из факторов транскрипции для их регресса, так как они почти так же гибике как эмбриональные стволовые клетки. Эти искусственно выведенные стволовые клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми (ИПС) клетками. Ни ЭК ни ИПС-клетки, однако, не столь гибки, как оригинально оплодотворенные яйцеклетка, которая может сформировать экстра-эмбриональные а также эмбриональные ткани. Микрорнк - маленькие, некодирующие РНК, которые не преобразуются в белки, но имеют глубокое влияние на регуляцию экспрессии генов. Выяснилось, что микрорнк, называемые микрорнк-34а предотвращает возможность ЭС и ИПС производить экстра-эмбриональные ткани. Когда эта микрорнк была генетически удалена, ЭС и ИПС клетки смогли расширить свои возможности в области развития линий эмбриональных типов клеток, а также плаценты и желточного мешка. Кроме того, в данном исследовании, была открыта неожиданную связь между микрорнк-34а и конкретным классом ретротранспозонов мыши. Долгое время считаясь "мусорной ДНК", - ретротранспозоны являются частями древней чужеродной ДНК, и составляют значительную часть генома млекопитающих. В течение многих десятилетий, биологи предпологали, что эти ретротранспозоны не служат никакой цели в ходе нормального развития, но было предположено, что они могут быть тесно привязаны к принятию решений ранними эмбрионами. "Важным открытым вопросом является, были ли эти ретротранспозоны двигателем развития принятия решений", - сказал Тodd MacFanlan, соавтор исследования и научный сотрудник Национального института детского здоровья и развития человека Eunice Kennedy Shriver в Бетесде, штат Мэриленд.