Древните гени оживяват: учени създадоха нови мишки с помощта на ДНК от едноклетъчни предци

Едноклетъчните организми разкриват тайните на стволовите клетки.

Учените успяха да направят още една крачка напред в разбирането на еволюционните механизми на живота на Земята: те създадоха жизнеспособни стволови структури на мишки, използвайки генетичния материал на хоанофлагелати – едноклетъчни организми, съществували много преди появата на животните.

„Наблюдението на това как древните гени успешно функционират в съвременните организми дава възможност да се проследи невероятната приемственост на основните молекулярни механизми в продължение на почти един милиард години еволюция“ – казва ръководителят на изследването д-р Алекс де Мендоса от Лондонския университет „Куин Мери“.

Работата е извършена в сътрудничество със специалисти от Университета в Хонконг.

Анализът на генома на хоанофлагелата разкрива наличието на версии на гените Sox и POU – ключови фактори, отговорни за плурипотентността. Досега научната общност приемаше, че тези гени са изключителна особеност на животните, възникнала в процеса на усложняване на организма.

При провеждането на експериментите екипът се опира на откритията на Нобеловия лауреат за 2012 г. Шиня Яманака за четирите фактора за препрограмиране на организма, включително Sox2 и Oct4.

Учените успели да заменят гена Sox2 при мишките с негова древна версия от хоанофлагелати. В резултат на това клетките били трансформирани в плурипотентно състояние – те придобили способността да се превръщат в клетки на повечето тъкани на тялото. Това откритие потвърди, че основните генетични механизми почти не са се променили през стотиците милиони години еволюция.

След въвеждането на променения материал в мишите ембриони са се родили необичайни мишлета: по козината им са се появили черни петна, а очите им са станали тъмни. Така се проявили чертите, произтичащи от древните гени.

Сред всички протозойни организми хоанофлагелатите се смятат за най-близките роднини на животните, въпреки че не разполагат със собствени стволови клетки. Гените Sox и POU в тези организми контролират основните жизнени процеси. По-късно, в хода на еволюцията, същите тези гени стават отговорни за появата на различните видове тъкани в сложните организми.

Ключово значение за тази трансформация има развитието на стволовите клетки, които притежават уникалната способност да се самовъзпроизвеждат или да се превръщат в специализирани клетъчни типове. Тези плурипотентни стволови клетки играят основополагаща роля при формирането на сложните структури и функции на многоклетъчните организми, включително и на човека.

Така природата демонстрира способността си да адаптира съществуващи генетични елементи към нови задачи. Вероятно именно това е позволило появата на цялото разнообразие от съвременни форми на живот.

„В бъдеще получените знания ще окажат положително въздействие върху развитието на регенеративната медицина. Изучаването на механизмите на древните гени дава възможност да се намерят нови начини за оптимизиране на съществуващите методи за клетъчна терапия“ – казва д-р Ралф Яух от Университета в Хонконг.