Un studiu asupra celulelor stem descoperă un punct de control universal al identității celulare
Un studiu publicat în Cell Research avansează o idee centrală în biologia celulelor stem prin identificarea unui punct de control care reglează identitatea multor tipuri diferite de celule stem pe parcursul stadiilor de dezvoltare.
De aproape două decenii, oamenii de știință au înțeles că auto-reînnoirea celulelor stem depinde de blocarea semnalelor de diferențiere, un concept descris în lucrări anterioare, inclusiv în articolul din 2008 al lui Qi-Long Ying și Austin Smith din Nature intitulat „Starea de bază a auto-reînnoirii celulelor stem embrionare”.
Acum, cercetătorii din laboratoarele lui Ying de la USC și Guang Hu de la National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS), parte a National Institutes of Health (NIH), au identificat proteina GSK3α ca un „punct de control al stemness-ului” care conduce diferențierea și care poate fi inhibat pentru a menține identitatea celulelor stem.
Această descoperire introduce un nou cadru conceptual: mai degrabă decât a privi menținerea celulelor stem ca rezultat al multor condiții de semnalizare fără legătură, tipurile distincte de celule stem împărtășesc puncte de control comune.
„Deja știm că blocarea diferențierii este esențială pentru menținerea celulelor stem”, a declarat Ying. „Ce arată acest studiu este că există puncte de control specifice care controlează acest proces și că aceste puncte de control sunt comune între diferite stări ale celulelor stem.”
Această abordare ar putea informa dezvoltarea unor condiții mai bune pentru menținerea celulelor stem în laborator, ceea ce este crucial pentru a oferi surse regenerabile de celule pentru studierea dezvoltării, modelarea bolilor, testarea medicamentelor, dezvoltarea terapiilor celulare și regenerarea țesuturilor.
Pentru majoritatea experimentelor, primii autori Duo Wang de la USC și Xiukun Wang de la NIEHS, împreună cu colegii lor, au studiat celulele stem murine derivate în două stadii de dezvoltare distincte: celulele stem embrionare (mESCs) și celulele stem epiblastice (mEpiSCs). Aceste tipuri de celule necesită, de obicei, condiții de laborator foarte diferite pentru a-și menține identitățile.
În ciuda acestor diferențe, ambele tipuri de celule au răspuns la GSK3α ca un punct de control comun. Prin inhibarea GSK3α, echipa a demonstrat că mESCs și mEpiSCs s-au înmulțit pentru a menține auto-reînnoirea stabilă și și-au păstrat identitățile, chiar și atunci când au fost cultivate împreună în aceeași farfurie timp de mai bine de o lună.
Cercetătorii au extins aceste descoperiri la tipuri suplimentare de celule stem, inclusiv celulele stem neuronale și „celulele stem formative”, care reprezintă o stare intermediară între mESCs și mEpiSCs, demonstrând că acest mecanism de punct de control operează pe scară largă în diferite stări ale celulelor stem.
Este important de menționat că studii complementare au arătat că GSK3α servește ca un punct de control al stemness-ului în întreaga specie, inclusiv șobolani, iepuri, vaci și oameni, subliniind rolul său biologic fundamental.
Pe lângă faptul că ajută oamenii de știință să dezvolte condiții mai bune pentru menținerea și extinderea celulelor stem în laborator, aceste descoperiri ar putea avea și implicații pentru îmbătrânire.
„Acest studiu sugerează că îmbătrânirea celulelor stem ar putea reflecta, parțial, activarea progresivă a punctelor de control ale diferențierii”, a spus Ying. „Controlul acestor puncte de control ar putea oferi o nouă strategie pentru menținerea sănătății țesuturilor în timp.”
Hu a adăugat: „Mai general, această lucrare stabilește un nou cadru pentru înțelegerea reglării celulelor stem pe parcursul dezvoltării și bolii, cu aplicații potențiale în medicina regenerativă, modelarea bolilor și cercetarea cancerului.”
