Тотипотентные стволовые клетки могут привести к крупному прорыву в медицине

Исследователи обнаружили, что «родители» всех стволовых клеток, известные как тотипотентные стволовые клетки, имеет гораздо более низкую скорость репликации ДНК, что помогает повысить их эффективность при дифференцировке в другие клетки. Торможение репликации ДНК в выращенных в лаборатории тотипотентных стволовых клетках повысило их эффективность, что может привести к крупному прорыву в регенеративной медицине.

Стволовые клетки известны своей способностью дифференцироваться в различные типы клеток организма, но некоторые из них более универсальны, чем другие.

Мультипотентные стволовые клетки находятся в большинстве тканей взрослого организма и могут дифференцироваться в ограниченный набор типов клеток.

Плюрипотентные стволовые клетки находятся на более ранней стадии и способны разделяться практически на любой тип клеток в организме. Они естественным образом обнаруживаются в развивающихся эмбрионах, и это состояние также может быть вызвано во взрослых клетках, которые составляют большую часть регенеративной медицины на основе стволовых клеток.

Но есть еще более ранний и более мощный тип, известный как тотипотентные стволовые клетки. Они могут дифференцироваться в клетки любого типа в организме, и только они могут образовывать структуры, подобные плаценте. Они появляются только в течение первых нескольких дней после оплодотворения, прежде чем клетки станут более специализированными.

Эти тотипотентные стволовые клетки могут быть очень полезны для регенеративной медицины, но для их понимания необходимы дальнейшие исследования.

В новой работе ученые из Мюнхенского университета имени Гельмгольца и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана обнаружили новую особенность этих клеток, которая может помочь объяснить их эффективность.

«Мы обнаружили, что в тотипотентных клетках, материнских клетках стволовых клеток, репликация ДНК происходит с другой скоростью по сравнению с другими более дифференцированными клетками», — сказал Цунэтоши Накатани, первый автор исследования. «Это намного медленнее, чем в любом другом изученном нами типе клеток».

Репликация ДНК — это важный процесс, при котором клетка дублирует весь свой геном перед делением, так что и исходная, и дочерняя клетка имеют копию. Тотипотентные стволовые клетки могут проходить этот процесс медленнее, чем другие клетки, чтобы уменьшить ошибки и более эффективно дифференцироваться в другие клетки.

Ученые обнаружили, что естественные тотипотентные стволовые клетки были не единственными, которые подвергались более медленной репликации ДНК — тотипотентные клетки, культивированные в лаборатории, делали то же самое.

«Это привело нас к вопросу: если нам удастся изменить скорость репликации ДНК, сможем ли мы улучшить перепрограммирование клеток в тотипотентные клетки?» — говорят ученые.

Чтобы проверить эту идею, исследователи искусственно замедлили репликацию ДНК, ограничив количество субстрата, который клетки используют для синтеза ДНК. И, конечно же, клетки, которым потребовалось время для репликации ДНК, можно было бы перепрограммировать с большей эффективностью.

Ученые говорят, что это открытие может помочь ученым улучшить тотипотентные стволовые клетки, повысив эффективность регенеративной медицины.