В невероятном прорыве учёные создали мышь, используя древние генетические инструменты, существовавшие задолго до появления многоклеточной жизни. Исследователи взяли ген из одноклеточных организмов, ввели его в клетки мыши и смогли получить стволовые клетки, которые, будучи инъецированы в развивающийся эмбрион, способствовали рождению живой мыши.
Сотни миллионов лет назад, до появления многоклеточных организмов, на Земле обитали простейшие одноклеточные существа. Среди них были хоанофлагеллаты — ближайшие ныне живущие родственники животных. Геномы этих организмов, как показало новое исследование, содержат версии генов Sox и POU, которые, как известно, управляют формированием стволовых клеток у млекопитающих. До этого открытия считалось, что такие гены присутствуют исключительно у животных и отсутствуют у их одноклеточных родственников.
Обнаружение этих генов у одноклеточных организмов переворачивает наши представления о стволовых клетках и их эволюции. Однако учёные пошли ещё дальше, используя эти гены для перепрограммирования клеток мыши.
«Успешное создание мыши с помощью молекулярных инструментов, заимствованных у наших одноклеточных родственников, демонстрирует невероятную преемственность функций на протяжении почти миллиарда лет эволюции, — заявил автор исследования доктор Алекс де Мендоса (Alex de Mendoza). — Исследование предполагает, что ключевые гены, участвующие в формировании стволовых клеток, могли возникнуть задолго до появления самих стволовых клеток, возможно, проложив путь для многоклеточной жизни, которую мы наблюдаем сегодня.»
Учёные ввели гены Sox из хоанофлагеллатов в клетки мыши, заменив их собственные гены Sox2, что вызвало преобразование клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). Эти клетки способны превращаться в любой тип клеток в организме.
При введении этих iPSC в развивающийся эмбрион мыши получилось химера — животное, тело которого состоит из клеток с двумя разными наборами ДНК. В данном случае мышь демонстрировала черты как эмбриона-донорa, так и iPSC, включая пятна чёрного меха и тёмные глаза, что подтвердило влияние древних генов на её развитие.
Это впечатляет, особенно с учётом простого происхождения генов. Оказывается, ранние формы жизни развили свои собственные способы поддержания плюрипотентности задолго до появления многоклеточных организмов и стволовых клеток.
«Хоанофлагеллаты не имеют стволовых клеток — это одноклеточные организмы, но у них есть эти гены, которые, вероятно, контролируют базовые клеточные процессы. Позже многоклеточные животные, вероятно, адаптировали эти процессы для создания сложных тел», — пояснил доктор де Мендоса.
Кроме научного интереса, открытие может стимулировать дальнейшие успехи в регенеративной медицине, где стволовые клетки играют весьма важную роль.
«Изучение древних корней этих генетических инструментов позволяет нам улучшать механизмы плюрипотентности, оптимизируя их для новых применений», — добавил соавтор исследования доктор Ральф Йаух (Ralf Jauch).
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
