Ученые вырастили мышь с геном древнего одноклеточного организма
Международная группа исследователей подменила гены в эмбрионе мыши на гены древнего одноклеточного организма. Ученые заменили гены, которые отвечают за механизм плюрипотентности и позволяют стволовым клеткам специализироваться и становиться клетками тканей и органов. У одноклеточных эти гены работают совсем иначе, но оказалось, что у них уже есть потенциал для развития многоклеточных организмов. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
В ходе эксперимента доктор Алекс де Мендоза из Лондонского университета королевы Марии и исследователи из Гонконгского университета использовали гены, найденные в хоанофлагеллятах — одноклеточных организмах, родственных животным.
Хоанофлагелляты — ближайшие родственники животных, и их геномы содержат версии генов Sox и POU, которые реализуют свойство плюрипотентности в стволовых клетках млекопитающих, то есть позволяют стволовым клеткам развиваться в любой тип клеток.
Химерная мышь с генами хоанофлагеллят
Команда заменила родной мышиный ген Sox2, отвечающий за механизм плюрипотентности, геном хоанофлагеллята Sox, который аналогичен, но в одноклеточном организме он так не работает — там нет необходимости в дифференцировке клеток (она всего одна).
Чтобы проверить эффективность модифицированных клеток, их ввели в развивающийся эмбрион мыши. Полученная химерная мышь демонстрировала физические признаки как донорского эмбриона, так и введенных в лаборатории клеток, такие как черные пятна на меху и темные глаза. Это показало, что древние гены сыграли решающую роль в в развитии животного.
В исследовании прослеживается, как ранние версии белков Sox и POU использовались одноклеточными организмами для выполнения функций, которые впоследствии и стали неотъемлемой частью формирования стволовых клеток и развития животных.
«У хоанофлагеллят нет стволовых клеток, они одноклеточные организмы, но у них есть эти гены, вероятно, контролирующие основные клеточные процессы, которые многоклеточные животные позже использовали для создания своих сложных тел и дифференцированными клетками», — объясняет доктор де Мендоза.
Это открытие подчеркивает эволюционную универсальность генетических инструментов и позволяет понять, как ранние формы жизни могли использовать подобные механизмы для клеточной специализации задолго до появления настоящих многоклеточных организмов.
Работа имеет важное значение не только для эволюционной биологии, но и для развития новых методов в области регенеративной медицины. Углубляя наше понимание эволюции механизмов стволовых клеток, ученые могут найти новые способы оптимизации терапии стволовыми клетками и усовершенствовать методы перепрограммирования клеток для лечения заболеваний или восстановления поврежденных тканей.