Според изследването стволовите клетки се придържат стриктно към вроденото време за развитие - здраве -
Еволюционните часовници са от голямо значение за регенеративната медицина, тъй като на много типове клетки им отнема много време, за да достигнат зрялост, което ограничава тяхната полезност за терапии при хора. Екипът по регенеративна биология в Института за изследвания Morgridge, воден от пионера на стволовите клетки и професор Джеймс Томсън от Университета на Уисконсин-Медисън, изследва дали степента на диференциация на стволовите клетки може да се ускори в лабораторията и да се предостави на пациентите по-бързо.
В проучване, публикувано през февруари, онлайн издания на списанието Developmental Biology, учените от Morgridge тестваха строгостта на часовника за развитие в човешките стволови клетки по време на невроналната диференциация. Първо, те сравниха степента на диференциация на клетките, растящи в ястия, с известните темпове на растеж на човешките клетки в матката. Второ, те отглеждат човешки стволови клетки в домакин на мишка, заобиколен от фактори като кръв, хормони на растежа и сигнални молекули, които са ендемични за вид, който расте много по-бързо от хората.
И в двата случая - лабораторна чиния и различни видове - клетките не се отклоняват от вродения си график за развитие, независимо от промените в околната среда.
„Това, което открихме за забележително, беше този много присъщ процес в клетките“, казва старши автор Крис Бари, асистент учен в Morgridge. "Те имат часовници за самокодиране, които не се нуждаят от външен стимул от майката или матката или дори от съседните клетки, за да знаят темпото си на развитие."
Докато проучването предполага, че клетъчното синхронизиране е постоянен процес, лабораторията на Thomson разглежда редица последващи проучвания на потенциални фактори, които биха могли да помогнат на клетките да променят темпото си, казва Бари.
Един аспект на изследването, който е от непосредствена стойност за биологията, е констатацията, че поведението на стволовите клетки в черупката отговаря почти точно на това, което се случва в природата.
"Обещаващото е, че можем да събираме типове стволови клетки, да ги поставяме в тъканни култури и да бъдем по-уверени, че събитията, които виждаме, вероятно ще се случат в дивата природа", казва Бари. "Това е потенциално чудесна новина за изучаване на ембриология като цяло, за разбиране на това, което се случва в утробата, и за моделиране на болести, когато нещата могат да се объркат."
Той също така отваря потенциални пътища в ембриологията, които иначе биха били немислими - например, използване на стволови клетки за внимателно изучаване на ембриологията на китове и други видове с много по-дълъг (или по-кратък) процент на бременност от хората.
За да сравним точно времето за развитие на различни видове с много различни нива на бременност - девет месеца спрямо три седмици - екипът използва алгоритъм, наречен Dynamic Time Warping, който първоначално е разработен за разпознаване на речеви модели. Този алгоритъм ще разтегне или компресира времевата рамка на един вид, за да съответства на подобни модели на генна експресия в други видове. Използвайки тази процедура, те идентифицираха над 3000 гена, които се регулират по-бързо при мишки и не откриха нито един, който да се регулира по-бързо в човешките клетки.
Ефектът от решаването на пъзела между клетките и времето може да бъде огромен, казва Бари. Например, на клетките на централната нервна система са необходими месеци, за да се превърнат във функционално състояние, твърде дълго, за да бъдат терапевтично ефективни. Ако учените могат да съкратят това време до седмици, клетките могат потенциално да се отглеждат от отделни пациенти, които биха могли да противодействат на сериозни заболявания като Паркинсон, множествена склероза, болест на Алцхаймер, болест на Хънтингтън и наранявания на гръбначния мозък.
„Ако се установи, че тези часовници са универсални за различни типове клетки“, казва Бари, „вижте ефектите от широк спектър върху тялото“.