Раннее развитие млекопитающих представляет собой очень сложный процесс, включающий сложные и хорошо скоординированные биологические процессы. Одним из таких процессов является активация зиготного генома (ZGA), которая происходит после объединения сперматозоида и яйцеклетки, знаменуя собой начало жизни. Образующиеся в результате ранние эмбрионы, называемые «зиготами», способны генерировать целый организм - свойство, известное как тотипотентность.
Тотипотентные клетки находятся на вершине иерархии развития и обладают наибольшей эффективностью среди всех типов клеток, что дает им безграничный терапевтический потенциал. Превосходя плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки, которые способны дифференцироваться во все типы клеток только внутри эмбриона, тотипотентная зигота теряет свою тотипотентность, поскольку созревает в плюрипотентность.
Ученые из Медицинской школы Йонг Лу Лин при Национальном университете Сингапура теперь нашли способ манипулировать плюрипотентными клетками, чтобы они приобрели тотипотентную способность, которая, как ранее считалось, существует только в зиготе. Это не только дает ключевое представление о том, как формируется тотипотентность и о самых ранних событиях в развитии млекопитающих, но и открывает новые возможности для потенциальной клеточной терапии, которые ранее не были изучены.
Исследование выявило фактор, индуцирующий тотипотентность - отрицательный фактор элонгации А (NELFA), который способен доводить плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки до тотипотентности в чашке Петри. NELFA достигает этого результата, вызывая специфические изменения в регуляторных и метаболических сетях клеток. В частности, NELFA обладает способностью реактивировать определенные гены, которые активны только в зиготе, но молчат в эмбриональных стволовых клетках. NELFA также может изменять энергию, используя пути в плюрипотентных стволовых клетках. Все эти изменения приведут к возвращению плюрипотентных стволовых клеток в тотипотентное состояние.
Открытие этого метода индуцирования тотипотентности в клетках вне эмбриона также дает возможность конструировать клетки с максимальной клеточной пластичностью для терапевтических целей. Это расширяет возможности применения регенеративной медицины, особенно в клеточной заместительной терапии.
По словам доцента Ти Ви Вея, ведущего исследователя этого исследования, конечной целью этого исследования является преобразование результатов в разработку быстрых и эффективных стратегий клеточного перепрограммирования для клинического применения, например, в лечении инвалидизирующих заболеваний и нарушений развития.