Dr Alex de Mendoza z Queen Mary University of London współpracował z badaczami z University of Hong Kong, aby wykorzystać gen Sox znaleziony u wiciowców kołnierzykowych (Choanoflagellata).

Choanoflagellata to jednokomórkowe organizmy żyjące w wodzie – pływają dzięki pojedynczej, długiej wici i żywią się tym, co odfiltrują za pomocą otaczającego podstawę wici „kołnierzyka” z wypustek cytoplazmatycznych.

Choanoflagellata są najbliższymi żyjącymi krewnymi zwierząt – mieliśmy z nimi wspólnego przodka. Ich genomy zawierają wersje genów Sox i POU, które mają podstawowe znaczenie dla pluripotencji — możliwości przekształcenia się komórek macierzystych ssaków w dowolny typ komórek.

Shinya Yamanaki (Nagroda Nobla w roku 2012) wykazał, że możliwe jest uzyskanie komórek macierzystych ze „zróżnicowanych” komórek poprzez ekspresję czterech czynników, w tym genu Sox (Sox2) i genu POU (Oct4).

Teraz naukowcy wykorzystali geny jednokomórkowego organizmu do stworzenia komórek macierzystych, których następnie użyli do stworzenia żywej myszy. To przełomowe dokonanie zmienia rozumienie genetycznego pochodzenia komórek macierzystych, oferując nową perspektywę na ewolucyjne powiązania między zwierzętami a ich starożytnymi jednokomórkowymi krewnymi.

„Dzięki udanemu stworzeniu myszy przy użyciu narzędzi molekularnych pochodzących od naszych jednokomórkowych krewnych jesteśmy świadkami niezwykłej ciągłości funkcji w ciągu prawie miliarda lat ewolucji” — powiedział dr de Mendoza. „Badanie sugeruje, że kluczowe geny zaangażowane w powstawanie komórek macierzystych mogły powstać znacznie wcześniej niż same komórki macierzyste, co być może pomogło utorować drogę wielokomórkowemu życiu, jakie widzimy dzisiaj” - doał.

Międzynarodowy zespół wprowadził geny Sox choanoflagellata do komórek myszy, zastępując mysi gen Sox2, co pozwoliło na przeprogramowanie w kierunku pluripotentnych komórek macierzystych. Aby potwierdzić skuteczność tych przeprogramowanych komórek, wstrzyknięto je do rozwijającego się zarodka myszy. Powstała chimeryczna mysz wykazywała cechy fizyczne zarówno zarodka-dawcy, jak i komórek macierzystych indukowanych w laboratorium, takie jak czarne łaty futra i ciemne oczy, co potwierdza, że „starożytne” geny odegrały kluczową rolę.

Autorzy badali, w jaki sposób wczesne, typowe dla Choanoflagellata wersje białek Sox i POU, które wiążą DNA i regulują inne geny, były wykorzystywane przez jednokomórkowych przodków do funkcji, które później stały się integralną częścią formowania komórek macierzystych i rozwoju zwierząt. „Choanoflagellata nie mają komórek macierzystych, są organizmami jednokomórkowymi, ale mają te geny, prawdopodobnie kontrolujące podstawowe procesy komórkowe, które zwierzęta wielokomórkowe prawdopodobnie później wykorzystały do budowy złożonych ciał” — wyjaśnił dr de Mendoza.

Odkrycie ma implikacje wykraczające poza biologię ewolucyjną i może przyczynić się do postępu w medycynie regeneracyjnej. Pogłębiając wiedzę na temat tego, jak ewoluował mechanizm komórek macierzystych, naukowcy mogą zidentyfikować nowe sposoby optymalizacji terapii komórkami macierzystymi i udoskonalić techniki przeprogramowania komórek w celu leczenia chorób lub naprawy uszkodzonej tkanki.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt/