Ученые Венского университета выявили потенциальные мультипотентные стволовые клетки в актинии Nematostella vectensis. Эти клетки, регулируемые древними сохранившимися генами, позволяют актинии регенерировать и потенциально избегать старения. Это открытие может раскрыть механизмы клеточного обновления и дать представление о старении и регенерации человека.
Морская анемона Nematostella vectensis потенциально бессмертна. Используя молекулярно-генетические методы, биологи развития под руководством Ульриха Технау из Венского университета впервые выявили возможных кандидатов на роль мультипотентных стволовых клеток в морской анемоне. Эти стволовые клетки регулируются эволюционно высококонсервативными генами, которые у людей обычно активны только при формировании яйцеклеток и сперматозоидов, но дают древним типам животных, таким как книдарии, высокую степень регенеративной способности, позволяющую даже избегать старения. Результаты опубликованы в журнале Science Advances и могут дать представление о процессе старения человека в будущем.
«Мы живем так долго, как живут наши стволовые клетки» — это несколько смелое, но по сути точное утверждение. Стволовые клетки способствуют постоянному обновлению различных клеток и тканей человека, например, клеток крови, кожи или волос. Если стволовые клетки теряют эту способность или их количество уменьшается в течение жизни, организм стареет или заболевает. Поэтому стволовые клетки представляют большой интерес для биомедицинских исследований.
В то время как люди и большинство позвоночных могут регенерировать только части определенных органов или конечностей, другие группы животных обладают гораздо более сильными механизмами регенерации. Эта способность становится возможной благодаря плюрипотентным или мультипотентным стволовым клеткам, которые могут образовывать (дифференцировать) почти все типы клеток тела. Морская анемона Nematostella vectensis также обладает высокой регенеративной способностью: она может размножаться бесполым путем путем почкования, а также не проявляет признаков старения, что делает ее интересным объектом для исследования стволовых клеток. Однако исследователям пока не удалось идентифицировать какие-либо стволовые клетки у этих животных.
Используя новый метод «геномики отдельных клеток», Текнау и его команда смогли идентифицировать клетки сложного организма на основе их специфических профилей транскриптома и определить, из каких стволовых клеток они развились. «Объединив анализы экспрессии генов отдельных клеток и трансгенез, мы теперь смогли идентифицировать большую популяцию клеток в актинии, которые образуют дифференцированные клетки, такие как нервные клетки и железистые клетки, и, следовательно, являются кандидатами на роль мультипотентных стволовых клеток», — объясняет первый автор исследования Андреас Деннер из Венского университета. До сих пор они оставались необнаруженными из-за своего крошечного размера.
Эти потенциальные стволовые клетки экспрессируют эволюционно высококонсервативные гены nanos и piwi, которые обеспечивают развитие половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) у всех животных, включая людей. Специфически мутировав ген nanos2 с помощью ножниц гена CRISPR, ученые также смогли доказать, что этот ген необходим для формирования половых клеток у актиний. Также было показано, что на других животных этот ген необходим для производства гамет.
Это доказывает, что эта функция гена возникла около 600 миллионов лет назад и сохранилась до наших дней. В будущих исследованиях Ульрих Технау и его команда теперь хотят изучить, какие особые свойства стволовых клеток актинии отвечают за ее потенциальное бессмертие.
