Одноклеточные организмы раскрывают секреты стволовых клеток.
Ученым удалось еще на один шаг приблизиться к пониманию эволюционных механизмов развития жизни на Земле: они создали жизнеспособные стволовые структуры мыши с использованием генетического материала хоанофлагеллят - одноклеточных организмов, существовавших задолго до появления животных.
Наблюдение за тем, как древние гены успешно функционируют в современном организме, позволяет проследить невероятную преемственность базовых молекулярных механизмов на протяжении почти миллиарда лет эволюции, отмечает руководитель исследования доктор Алекс де Мендоса из Лондонского университета Королевы Марии. Работа проводилась совместно со специалистами Гонконгского университета.
Анализ генома хоанофлагеллят выявил наличие у них версий генов Sox и POU - ключевых факторов, отвечающих за плюрипотентность. До настоящего момента научное сообщество полагало, что эти гены - исключительная особенность животных, возникшая в процессе усложнения организмов.
При проведении экспериментов команда опиралась на открытия нобелевского лауреата 2012 года Синъя Яманака о четырех факторах перепрограммирования организма, включающих Sox2 и Oct4.
Ученым удалось заменить ген Sox2 у мышей на его древнюю версию из хоанофлагеллят. В результате произошла трансформация клеток в плюрипотентное состояние - они обрели способность к превращению в клетки большинства тканей организма. Это открытие подтвердило, что основные генетические механизмы почти не изменились за сотни миллионов лет эволюции.
После введения измененного материала в мышиные эмбрионы родились необычные детеныши: на их шерсти появились черные пятна, а глаза стали темными. Так проявились признаки, возникшие благодаря древним генам.
Среди всех простейших организмов именно хоанофлагелляты считаются самыми близкими родственниками животных, хотя у них нет собственных стволовых клеток. Гены Sox и POU у этих организмов управляли базовыми жизненными процессами. Позже, в ходе эволюции, эти же гены начали отвечать за появление разных типов тканей в сложных организмах.
Так природа демонстрирует способность адаптировать существующие генетические элементы под новые задачи. Вероятно, это и позволило возникнуть всему многообразию современных форм жизни.
В перспективе полученные знания положительно скажутся на развитии регенеративной медицины. Изучение механизмов работы древних генов подсказывает нам новые пути оптимизации существующих методов клеточной терапии, считает доктор Ральф Яух из Гонконгского университета.