Ученые провели эксперимент, заменив глюкозу на галактозу в питательной среде для стволовых клеток мышей. Такое изменение заставило клетки переключиться на более эффективный способ выработки энергии, что активировало NAD+-зависимые деацетилазы. Эти ферменты вернули стволовые клетки в состояние, близкое к ранним эмбриональным. В результате клетки стали лучше превращаться в ткани печени, нервов и кожи. Они также активнее формировали желточный мешок — структуру, критическую для успешного ЭКО. Открытие может улучшить методы лечения бесплодия и помочь в борьбе с диабетом и болезнью Паркинсона. Исследование опубликовано в журнале The EMBO Journal.
Стволовые клетки дают начало всем типам клеток организма. В эмбриональном периоде они формируют все органы и системы. Например, из них развиваются мозг, сердце и кости. Поэтому их используют в медицине для лечения диабета, болезней сердца и восстановления органов. Однако с развитием организма стволовые клетки теряют универсальность — во взрослом возрасте они могут давать начало только определенным типам клеток, например клеткам крови или кожи, помогают заживлять раны. С возрастом их количество уменьшается, а способность к восстановлению снижается, что ускоряет старение.
Ученые создали «суперстволовые клетки», которые лучше обычных способны превращаться в различные типы специализированных клеток, например клетки печени, кожи или нервной ткани. Для этого исследователи заменили основной источник сахара в питательной среде, в которой выращивали эмбриональные стволовые клетки мыши, с D-глюкозы на D-галактозу.
Такое изменение заставило клетки перейти с гликолиза на более эффективный способ выработки энергии в митохондриях — окислительное фосфорилирование. Это активировало NAD+-зависимую деацетилазу, которая убирает химические метки (ацетильные группы) с ДНК и белков. Благодаря этому у клеток усилилась работа регуляторных участков ДНК (энхансеров), необходимых для эффективного запуска синтеза РНК и производства белка.
В результате стволовые клетки приобрели свойства, характерные для более ранних стадий развития — внутренней клеточной массы бластоцисты. При этом «суперстволовые клетки» не только эффективнее превращались в специализированные клетки, но и дольше оставались здоровыми и «функциональными» по сравнению с обычными стволовыми клетками, выращенными в стандартных условиях.
Ученые планируют проверить, можно ли с помощью такого метода омолаживать и другие типы клеток, например клетки печени или сердца. Это может быть полезно для лечения болезней сердца, печени, а также для регенерации тканей при возрастных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона, остеопороз или диабет.
Кроме того, исследователи уделяют возможному применению «суперстволовых клеток» в репродуктивной медицине, в частности при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО). Оказалось, что эти клетки лучше формируют ткань, из которой развивается желточный мешок — важный элемент для успешной имплантации эмбриона и наступления беременности.
«Мы надеемся усовершенствовать технологию ЭКО, разработав культуру, в которой клетки также используют галактозу вместо глюкозы. Надеюсь, это можно будет применить как часть режима выращивания эмбрионов, который они используют в клинике, чтобы улучшить показатели успешности процедуры», — прокомментировал Джошуа Брикман из Копенгагенского университета.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
