Tam tikri vystymosi signalai formuoja ne tik žmogaus embrioną, bet ir atlieka svarbų vaidmenį palaikant mūsų genetinius planus. Jie apsaugo nuo genomo pakitimų, žinomų kaip mozaikizmas.
Tarptautinė tyrimų grupė, vadovaujama Heidelbergo universiteto Organizmų tyrimų centro mokslininkų, padarė šį atradimą tirdama kamienines ląsteles. Pagrindinis biologinis mechanizmas padeda DNR sukurti identišką savo kopiją ląstelių dalijimosi metu naudojant originalų genetinį projektą. Tačiau, pasak mokslininkų, išanalizavusių dešimtis tūkstančių kamieninių ląstelių dalijimosi, jis taip pat gali prisidėti prie genomo mozaicizmo nervų ląstelių vystymosi metu.
Darbas publikuojamas žurnale Gamtos komunikacijos.
Žmogaus kūnas susideda iš trilijonų ląstelių, kurios visos turi tą patį genetinį planą ir replikuojasi iš vieno apvaisinto kiaušinėlio, ty kartojasi ir dalijasi po dalijimosi.
„Mūsų gyvenimo eigoje gali atsirasti ląstelių mutacijų ar kitų genomo pakitimų dėl pagrindinių procesų klaidų arba dėl mutagenų poveikio kai kuriose ląstelėse. Dėl to mūsų kūne susidaro mozaikiškumas”, – aiškina dr. Anchel de Jaime-Soguero. daktaro laipsnio mokslininkas grupėje, kuriai vadovauja prof. dr. Sergio P. Acebrón Heidelbergo universiteto Organizmo studijų centre.
Šis genominis mozaikizmas apibūdina ląstelių linijų, turinčių skirtingą genetinę informaciją, egzistavimą, o tai gali sukelti rimtų sutrikimų ar ligų.
„Embriono vystymuisi yra dvi esminės genomo palaikymo kliūtys“, – teigia dr. de Jaime-Soguero.
Ankstyvieji žmogaus embrionai dažnai kaupia didelius savo genomo pokyčius, įskaitant ištisų chromosomų praradimą arba padidėjimą, o tai yra pagrindinė persileidimo priežastis. Be to, sprogstamoji neurogenezė besivystančiose smegenyse gali būti lydima plačiai paplitusių genomo pakitimų, galinčių prisidėti prie neurologinio vystymosi sutrikimų. Kokie biologiniai procesai yra laiko ir erdvinio mozaikizmo formavimosi pagrindas, iš esmės liko nežinomi.
Savo tyrimams mokslininkai naudojo pluripotentines kamienines ląsteles, kurios gali išsivystyti į beveik bet kokio tipo organizmo ląsteles. Naudodami didelės raiškos vaizdo gavimo procesus, jie išanalizavo dešimtis tūkstančių kamieninių ląstelių dalijimosi.
Prof. Acebrón komandai pavyko įrodyti, kad molekuliniai signalai, prisidedantys prie embriono vystymosi ir apsaugantys nuo kamieninių ląstelių genomo klaidų, taip pat gali sukelti mozaikiškumą. Tyrėjai praneša, ar šie skirtingi vystymosi signalai, ypač WNT, BMP ir FGF, atlieka vieną ar kitą funkciją, priklauso nuo to, kur jie yra aktyvūs ankstyvosiose embriono vystymosi stadijose.
Tyrėjai taip pat nustatė, kad pagrindinis reguliavimo mechanizmas veikia kaip stabdžių arba dujų pedalas DNR replikacijos dinamikai. Be pluripotencijos, dauguma embrioninių ląstelių tipų yra „nejautrūs“ šiam mechanizmui, išskyrus nervines kamienines ląsteles, kurios generuoja nervines ląsteles. Atlikdami eksperimentus su žmogaus ir pelių nervų kamieninėmis ląstelėmis, mokslininkai nustatė, kad tas pats signalas, kuris sukelia neurogenezę, taip pat yra atsakingas už didelius chromosomų segregacijos klaidų lygius.
„Manome, kad šis biologinis mechanizmas yra labai svarbi galvosūkio dalis norint suprasti, kaip mozaikiškumas atsiranda ankstyvojo embriono vystymosi metu“, – teigia prof. Acebrón.