Процес "самоїдання" стовбурових клітин може бути ключем до нових регенеративних методів лікування

Виявлені нові ролі аутофагії у відновленні та диференціації стовбурових клітин

Процес самопоглинання в ембріональних стовбурових клітинах, відомий як опосередкована шапероном аутофагія (CMA) та пов'язаний з ним метаболіт, може служити перспективними новими терапевтичними цілями для відновлення або регенерації пошкоджених клітин та органів, показали дослідники Penn Medicine в новому дослідженні, опублікованому в Інтернеті.

Тіла людини містять понад 200 різних типів спеціалізованих клітин. Всі вони можуть бути отримані з ембріональних стовбурових клітин (ES), які невпинно самообновляються, зберігаючи здатність диференціюватися на будь-який тип клітин у дорослих тварин, стан, відомий як плюрипотентність. Дослідникам відомо, що метаболізм клітин відіграє певну роль у цьому процесі; однак було неясно, як саме працює внутрішня проводка клітин, щоб зберегти цей стан і врешті вирішити долю стовбурових клітин.

Нове доклінічне дослідження вперше показує, як стовбурові клітини підтримують CMA на низьких рівнях для сприяння цьому самообновлення, а коли стовбурові клітини готові, воно вимикає це придушення для посилення CMA, серед інших видів діяльності, та диференціює в спеціалізовані клітини.

"Це інтригуюче відкриття в галузі біології стовбурових клітин і для дослідників, які хочуть розробити методи лікування регенерації тканин або органів", - сказав старший автор Сяолу Ян, доктор філософії, професор біології раку в Інституті раку сім'ї Абрамсонів у Школі Перелмана. медицини в Університеті Пенсільванії. "Ми розкриваємо два нові способи потенційно маніпулювати самообновленням та диференціацією стовбурових клітин: CMA та метаболіт, відомий як альфа-кетоглутарат, який регулюється CMA. Раціональне втручання або керівництво цими функціями може бути потужним способом збільшення ефективність регенеративної медицини. "

Автофагія - це механізм поїдання клітин, необхідний для виживання та функціонування більшості живих організмів. Коли клітини самоїдаються, внутрішньоклітинні матеріали доставляються в лізосоми, які є органелами, які допомагають розщеплювати ці матеріали. Існує кілька форм аутофагії. Однак, на відміну від інших форм, які є у всіх еукаріотичних клітинах, CMA є унікальним для ссавців. На сьогоднішній день фізіологічна роль ХМА залишається незрозумілою.

Використовуючи метаболомічні та генетичні лабораторні методи на ембріональних стовбурових клітинах мишей, дослідники прагнули краще зрозуміти суттєві зміни, що відбулися під час їх плюрипотентного стану та подальшої диференціації.

Вони виявили, що активність CMA залишається мінімальною завдяки двом клітинним факторам, критичним для плюрипотентності - Oct4 та Sox2 - що пригнічує ген, відомий як LAMP2A, який містить інструкції щодо створення білка, званого лізосомно-асоційованим мембранним білком-2, необхідним для CMA . Мінімальна активність CMA дозволяє стовбуровим клітинам підтримувати високий рівень альфа-кетоглутарата, метаболіту, який має вирішальне значення для посилення плюрипотентного стану клітини, виявили дослідники.

Коли настає час для диференціації, клітини починають підвищувати регуляцію CMA через зменшення Oct4 та Sox2. Посилена активність CMA призводить до деградації ключових ферментів, відповідальних за продукцію альфа-кетоглутарата. Це призводить до зниження рівня альфа-кетоглутарата, а також до збільшення інших клітинних активностей для сприяння диференціації. Ці висновки показують, що CMA і альфа-кетоглутарат диктують долю ембріональних стовбурових клітин.

Ембріональні стовбурові клітини часто називають плюрипотентними через їх надзвичайну здатність давати початок кожному типу клітин в організмі, крім плаценти та пуповини. Ембріональні стовбурові клітини не тільки забезпечують чудову систему для вивчення раннього розвитку ссавців, але також мають великі перспективи для регенеративної терапії для лікування різних захворювань людини. Розвиток терапії регенеративною медициною на основі стовбурових клітин стрімко зріс за останнє десятиліття, при цьому було показано кілька підходів до відновлення пошкодженої серцевої тканини, заміщення клітин при трансплантації твердих органів та в деяких випадках вирішення неврологічних розладів.

"Ця нещодавно виявлена роль аутофагії в стовбурових клітинах є початком подальших досліджень, які можуть призвести до того, що дослідники та лікарі-вчені зможуть поліпшити методи лікування різних порушень", - сказав Ян.