Белок, известный как REST, блокирует экспрессию микроРНК, которая предотвращает воспроизводство эмбриональных стволовых клеток и заставляет их дифференцироваться в определенные типы клеток, считают ученые из Техасского университета М. D. Отчет онкологического центра Андерсона в журнале Nature.
Исследователи показывают, что фактор транскрипции, подавляющий RE1 (REST), играет двойную роль в эмбриональных стволовых клетках, сказал старший автор Садхан Маджумдер, доктор философии.D., профессор в М. D. Отделение онкологической генетики Андерсона. "Он поддерживает самообновление или способность клетки производить все больше и больше клеток своего собственного типа, а также поддерживает плюрипотентность, что означает, что клетки могут стать клетками любого типа в организме."
Газета, размещенная в сети 23 марта перед публикацией, выросла из M. D. Исследование Андерсона роли белка в медуллобластоме – исключительно агрессивном детском раке головного мозга.
Эмбриональные стволовые клетки – это, по сути, чистые листы. Они обладают уникальной способностью развиваться из идентичных неспециализированных клеток, а затем дифференцироваться в отдельные типы клеток со специальными функциями. В лаборатории ученым удалось заставить эмбриональные стволовые клетки развиваться в клетки сердечной мышцы или инсулин-продуцирующие клетки поджелудочной железы. Есть надежда, что однажды эмбриональные стволовые клетки могут быть использованы для восстановления или замены поврежденных клеток в организме человека и, возможно, для лечения широкого спектра заболеваний.
"Эмбриональные стволовые клетки имеют очень высокий потенциал в медицине," Маджумдер сказал. "Критически важно изучить механизмы, которые можно использовать для создания большого количества самообновляющихся эмбриональных стволовых клеток и уметь дифференцировать их на различные типы клеток." REST может сыграть ключевую роль в поддержании стабильного поступления этих клеток и в сохранении их способности к дифференцировке.
Подавление MicroRNA-21
В исследованиях с использованием эмбриональных стволовых клеток мыши исследователи обнаружили, что REST обезоруживает специфическую микроРНК, называемую микроРНК-21 или miR-21. МикроРНК представляют собой крошечные фрагменты РНК, которые контролируют экспрессию гена, связываясь с матричной РНК гена.
Команда обнаружила, что MiR-21 подавляет самообновление эмбриональных стволовых клеток и связан с соответствующей потерей экспрессии критических регуляторов самообновления, таких как Oct4, Nanog, Sox2 и c-Myc. REST противостоит этому, подавляя miR-21, чтобы сохранить самообновление и плюрипотентность клеток.
Исследователи обнаружили роль REST и miR-21 в серии экспериментов с использованием культивируемых эмбриональных стволовых клеток мыши в состоянии самообновления или в состоянии дифференциации. Они обнаружили, что экспрессия REST была значительно выше в состоянии самообновления. Прекращение использования REST снизило способность стволовых клеток к самовоспроизводству и начало дифференцировки – даже когда клетки росли в условиях, способствующих самообновлению. Добавление REST к дифференцирующимся клеткам поддерживало их самообновление.
Эти эксперименты также показали, что REST связан с хроматином гена набора микроРНК, способных воздействовать на гены самообновления. REST контролирует транскрипцию 11 микроРНК.
Применение ОТДЫХА при раке головного мозга у детей
Предыдущие лабораторные исследования показывают, что качества, которые делают REST полезным для производства стволовых клеток и плюрипотентности, могут способствовать развитию медуллобластомы, агрессивного типа опухоли головного мозга у детей. Считается, что медуллобластомы развиваются из недифференцированных нервных стволовых клеток во внешнем гранулярном слое мозжечка.
В более раннем исследовании группа Маджумдера в M. D. Андерсон обнаружил, что около половины этих опухолей сверхэкспрессируют REST, который не обнаруживается в большинстве нервных клеток. "Мы обнаружили, что REST является критическим фактором в этой группе опухолей головного мозга у детей," Маджумдер сказал, "и что его основная функция – поддерживать группу определенных стволовых клеток головного мозга или клеток-предшественников в состоянии стволовости."
Исследователи предполагают, что, поддерживая «стволовость» нервных стволовых клеток, REST предотвращает их дифференцировку в нормальные и отдельные типы клеток, что приводит к образованию опухоли. Их. D. Ученые Anderson в настоящее время изучают, могут ли микроРНК также играть роль в медуллобластомах.
Понимание функции REST применяется как в биологии медуллобластомы, так и в биологии эмбриональных стволовых клеток. "Подобно тому, как блокирование функции REST имеет терапевтический потенциал при медуллобластоме, блокирование функции REST для дифференциации эмбриональных стволовых клеток является потенциально важным шагом в регенеративной медицине," Маджумдер сказал.
Источник: Техасский университет М. D. Онкологический центр Андерсона