进化起源的一个主基因控制干细胞的发现

跳动的心脏。一个复杂的器官,血液泵到全身的动物和人类。不是你联想到在实验室培养皿中。

但这在未来可能会改变,拯救人们的生命的器官失败。现在的研究是近了一步。

设计人造器官首先必须了解干细胞的遗传指令管理他们非凡的属性。

约书亚马克Brickman教授诺和诺德公司干细胞医学基金会中心(更新)出土的一个主基因的进化起源,作用于一种基因控制网络,指导干细胞。

“干细胞研究的第一步是了解基因调控网络,支持所谓的多能干细胞。了解它们的功能在进化完善可以帮助提供关于如何构建知识更好的干细胞,”马克Brickman约书亚说。

多能干细胞是干细胞,可以发展成其他细胞。例如,心脏细胞。如果我们了解多能干细胞发展成一个心,那么我们就更近一步复制这个过程在实验室。

“活化石”的关键是理解干细胞

干细胞的多能性财产——这意味着细胞可以发育成其他细胞,是历来与哺乳动物。

马克Brickman约书亚和他的同事们发现,主基因控制和支持也多能性干细胞存在于称为腔棘鱼的鱼。该基因在人类和老鼠OCT4他们发现,腔棘鱼的版本可以替代哺乳动物在老鼠的干细胞。

除了腔棘鱼是在一个不同的类哺乳动物,它也被称为“活化石”,从大约4亿年前,发展成今天的形式。有鳍状肢,因此被认为类似于第一个动物从海洋到陆地。

“通过研究其细胞,你可以在进化,可以说,“莫莉朗兹助理教授解释道。

助理教授Woranop Sukparangsi继续说:

“中央因素控制干细胞的基因网络中发现的腔棘鱼。这表明网络在进化早期已经存在,可能早在4亿年前。”

并通过研究网络在其他物种,如这条鱼,研究人员可以提取的基本概念,支持干细胞。

“搬回去的美丽进化是生物变得简单。例如,他们只有一些重要基因的一个副本,而不是许多版本。这样,你就可以开始为干细胞分离什么才是真正重要的,用它来提高你如何在培养皿中生长的干细胞,”博士生Elena Morganti说。

鲨鱼,老鼠和袋鼠

除了研究人员发现网络在干细胞比此前认为的大得多,并且发现在古老的物种,他们也学会了如何进化改良基因的网络支持多能干细胞。

研究人员观察了从40多个动物干细胞的基因。例如鲨鱼,老鼠和袋鼠。动物的选择提供了一个良好的抽样的主要分支进化点。

研究人员利用人工智能技术建立三维模型的不同OCT4蛋白质。研究人员可以看到,在保持蛋白质的一般结构进化。虽然这些蛋白质的地区被认为是重要的干细胞不变化导致的这些蛋白质的差异显然无关的地区改变方向,可能影响它支持多能性。

关于进化的“这一个非常激动人心的发现,之前不可能的新技术的出现。你可以认为这是进化巧妙地思考,我们不修改引擎在车里,但我们可以移动引擎,提高传动系,看看它使汽车更快,”约书亚马克Brickman说。

参考:Sukparangsi W, Morganti E,尹浩然,朗兹。脊椎动物的进化起源OCT4 / POU5函数支持多能性。Nat Commun。2022;13 (1):5537。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 32481 - z

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