Studiul unui nou model de celule stem aduce noi informații despre tulburările de dezvoltare

Acest nou model de celule stem le va permite cercetătorilor să evidențieze schimbările genomice cheie din timpul dezvoltării timpurii și să contribuie la o mai bună înțelegere a implicațiilor erorilor de activare a genomului în tulburările de dezvoltare și în pierderea sarcinilor.

Această lucrare, publicată de cercetătorii de la Institutul Babraham în revista Cell Stem Cell, descrie un nou subset de celule stem embrionare umane care seamănă îndeaproape cu celulele prezente la „trezirea” genomică din cadrul stadiului de embrion de 8 celule la om.

• De Crăciun au loc mai multe atacuri de cord decât în oricare altă zi din an
• De ce uneori zăpada pare albastră?

La toate mamiferele, embrionul timpuriu suferă o serie de evenimente moleculare imediat după fertilizare care îl pregătesc pentru restul dezvoltării. În timpul acestei „treziri” importante, genomul embrionului preia controlul de la genomul matern asupra activităților celulei. La oameni, acest lucru se întâmplă în stadiul de 8 celule și se numește activare a genomului zigotic (ZGA).

Un model de celule stem care ușurează munca cercetătorilor

Înainte de descoperirile acestui studiu, investigarea detaliilor ZGA umană putea fi făcută numai în embrioni umani; modelele de celule stem umane existente au reprezentat embrionul doar în etapele ulterioare ale procesului de dezvoltare.

În Marea Britanie, experimentele care utilizează embrioni sunt permise, dar foarte reglementate, ceea ce înseamnă că cercetarea în dezvoltarea timpurie s-a bazat parțial pe un model de celule stem alternativ, non-uman.

În 2012, celulele reprezentând stadiul de activare a genomului de dezvoltare au fost găsite în celulele stem embrionare (ESC) de șoarece, permițând cercetătorilor să învețe mai mult despre ZGA de mamifer.

Aproape un deceniu mai târziu, laboratorul Reik de la Institutul Babraham a găsit un echivalent uman. Descoperirea laboratorului deschide o modalitate de a ne lărgi cunoștințele despre cele mai timpurii evenimente din timpul dezvoltării preimplantare.

Dr. Jasmin Taubenschmid-Stowers, autor principal și cercetător în laboratorul Reik, parte a programului de cercetare Epigenetică al Institutului, a comentat: „Studiul celulelor stem embrionare de șoarece a permis cercetătorilor să învețe mai mult despre procesul general de activare a genomului, dar am putea afla chiar și mai multe despre acest pas important în dezvoltarea umană datorită descoperirii noastre a unui omolog de celule stem umane”.

Mecanismul din spatele descoperirii

Pentru a funcționa, celulele preiau copii ale genomului sub forma unui cod ARN care este tradus în proteine. Ieșirea codului ARN se numește transcriptom și poate fi folosită pentru a identifica diferite populații de celule.

În acest studiu, cercetătorii au folosit seturi de date umane existente și informații din studiile ESC făcute pe șoareci pentru a identifica semnele caracteristice ale  transcriptomului care ar putea fi legate de activarea genomului. Folosind tehnici cu o singură celulă, au început căutarea de celule similare în populația lor de ESC umane.

Echipa a descoperit că un subset de ESC umane cu semnele transcriptomului potrivite pot fi o potrivire potențială pentru stadiul de 8 celule, când are loc valul major de activare a genomului, potrivit EurekAlert.

Ei au numit aceste celule „celule asemănătoare cu cele din stadiul de 8 celule” sau 8CLC și au folosit datele umane publicate pentru a valida și a confirma în continuare faptul că aceste celule au împărtășit aceleași rezultate moleculare indicative ale activării genomului și ar putea fi urmărite ca model de încredere pentru studii viitoare.

Comparația dintre vechiul model și cel nou

Pentru a explora în continuare amploarea asemănărilor dintre 8CLC-urile lor și stadiul de 8 celule în embrionii umani, echipa a lucrat cu profesorul Jennifer Nichols, de la Wellcome – MRC Cambridge Stem Cell Institute.

Împreună au reușit să selecteze și să caute proteinele prezente în ambele seturi de celule care indicau ZGA. Rezultatele lor au arătat că proteinele asociate cu ZGA ale 8CLC se asemănau destul de mult cu cele observate în embrionii umani de 8 celule.

Taubenschmid-Stowers explică faptul că: „Colaborarea cu profesorul Nichols și echipa ei a fost vitală, deoarece am putut identifica proteinele selectate și le-am putut compara cu adevărat pe cele din celulele embrionare umane reale, fixe, în stadiu de 8 celule cu noul nostru model de celule stem”.

„Această lucrare a confirmat că celulele noastre asemănătoare 8C s-au asemănat și la nivel de proteine, în plus față de datele transcriptomice, oferind validarea faptului că celulele asemănătoare cu cele din stadiul de 8 celule se potrivesc cu celulele embrionare la nivelul mai multor straturi moleculare”, a continuat ea.

„Accentul nostru este pus acum pe caracterizarea acestor celule și pe înțelegerea proprietăților lor unice, astfel încât să putem folosi celulele asemănătoare cu cele din stadiul de 8 celule ca instrument pentru a ne pune întrebări despre modificările moleculare care pot cauza probleme de dezvoltare în acest stadiu incipient”, a spus profesorul Wolf Reik, lider de grup al Institutului Babraham.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au găsit microplastice în bebeluși. Copiii, mai expuși la microplastice decât adulții

Cercetătorii au identificat, în premieră, regiunile din creier care corespund clitorisului

Noi cercetări arată că zincul ar putea trata răceala, însă există și o problemă

Exercițiile fizice intense ar putea declanșa scleroza laterală amiotrofică. „Este cu adevărat remarcabil”