Los komórek macierzystych
Komórki macierzyste mają zdolność samoodnowy lub różnicowania w kierunku różnych linii komórkowych. Przejście komórki od jednego typu do innego z możliwych wymaga precyzyjnego programowania. Decyzja o samoodnowie lub różnicowaniu zależy od złożonych procesów regulacji zmian ekspresji genów, które pozostają niewyjaśnione. Naukowcy z finansowanego przez UE projektu SYBOSS (Systems biology of stem cells and reprogramming) przyjęli podejście biologii systemów, aby zbadać profile ekspresji genów, miejsca wiązania genomu i sieci oddziaływań białkowych w komórkach macierzystych. Prace koncentrowały się na pluripotencjalnych embrionalnych komórkach macierzystych (ESC) oraz ich przejściu do multipotencjalnych epiblastycznych komórek macierzystych (EpiSC), a następnie do neuronalnych komórek macierzystych (NSC), mogących różnicować się do trzech kolejnych linii. Konsorcjum korzystało z sekwencjonowania nowej generacji, aby określić transkryptom różnych typów komórek macierzystych. Ustalono, że w stanie podstawowym ESC mają strukturę chromatyny umożliwiającą transkrypcję przy mniejszej liczbie ujemnych regulatorów, niż wcześniej uważano. Okazuje się więc, że dla procesu różnicowania bardziej istotna jest aktywacja niż represja transkrypcji. Całogenomowe badania przesiewowe utraty funkcji umożliwiły badaczom identyfikację czynników uczestniczących w różnych aspektach pluripotencji, w tym regulacji poprzez położenie w jądrze komórkowym lub cytoplazmie. Naświetlono też rolę niekodujących RNA i modyfikatorów chromatyny. W celu dokładniejszego wyjaśnienia sieci oddziaływań białkowych w ESC zespół projektu korzystał z oczyszczania na podstawie powinowactwa na potrzeby spektrometrii mas do identyfikacji białek uczestniczących w funkcjach komórek macierzystych. Dane z projektu SYBOSS zintegrowano przy pomocy metod biologii systemów, aby modelować samoodnowę ESC i przejście od ESC do EpiSC, a następnie do NSC. Co istotne, w badaniu poddano w wątpliwość obecny model, zgodnie z którym ESC rozpoczynają różnicowanie pod wpływem stochastycznej inicjacji linii. Zamiast tego ustalono, że komórki macierzyste podlegają ściśle kontrolowanej tranzycji, w której od sieci pełnej pluripotencjalności podlegają demontażowi pod wpływem zgodnego działania wielu mechanizmów destabilizujących. Zważywszy na możliwe zastosowania komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej, wyniki projektu SYBOSS są niezwykle cenne, ponieważ rzucają światło na biologię tych komórek i sieci regulatorowe ich samoodnowy.
Słowa kluczowe
Komórki macierzyste, przeprogramowanie, różnicowanie, samoodnowa, biologia systemów, ESC, epiblast, NSC, pluripotencja
