A tanulmány szerint az őssejtek szigorúan betartják a veleszületett fejlődés időzítését - egészséget -
Az evolúciós órák nagy jelentőséggel bírnak a regeneratív gyógyászatban, mivel sok sejttípus hosszú ideig tart az érettség eléréséig, ami korlátozza azok hasznosságát az emberek terápiájában. A Morgridge Kutatóintézet regeneratív biológiai csoportja az őssejtek úttörője és James Thomson professzor, a Wisconsin-Madison Egyetem professzorának vezetésével azt vizsgálja, hogy az őssejtek differenciálódási sebességét fel lehet-e gyorsítani a laboratóriumban és gyorsabban elérhetővé tenni a betegek számára.
A februárban megjelent tanulmányban, a Developmental Biology folyóirat online kiadásában Morgridge tudósai az idegsejtek differenciálódása során tesztelték az emberi őssejtek fejlődési órájának szigorúságát. Először az edényekben szaporodó sejtek differenciálódási sebességét hasonlították össze a méh emberi sejtjeinek ismert növekedési sebességével. Másodszor, az emberi őssejteket olyan egérgazdában növelték, amelyet olyan tényezők vesznek körül, mint a vér, a növekedési hormonok és a jelátviteli molekulák, amelyek endemikusak az embernél sokkal gyorsabban növekvő fajokra.
Mindkét esetben - laboratóriumi edény és különféle fajok - a sejtek a környezeti változásoktól függetlenül nem tértek el a veleszületett ütemtervüktől.
"Amit figyelemre méltónak találtunk, az a sejtekben ez a belső folyamat volt" - mondja Chris Barry vezető szerző, a Morgridge tudós asszisztense. "Van olyan önkódoló órájuk, amelyhez nincs szükség semmilyen külső ingerre az anyától, a méhtől vagy akár a szomszédos sejtektől a fejlődés ütemének megismeréséhez."
Míg a tanulmány azt sugallja, hogy a sejtek időzítése tartós folyamat, a Thomson laboratórium számos nyomon követési tanulmányt vizsgál azokról a lehetséges tényezőkről, amelyek segíthetnek a sejteknek ütemük megváltoztatásában - mondja Barry.
A vizsgálat egyik olyan aspektusa, amely a biológia szempontjából közvetlen értéket képvisel, az a megállapítás, hogy az őssejtek viselkedése a héjban majdnem pontosan megfelel a természetben zajló eseményeknek.
"Az ígéretes dolog az, hogy betakaríthatjuk az őssejt típusokat, szövetkultúrákba helyezhetjük őket, és bízhatunk abban, hogy a látott események valószínűleg a vadonban történnek" - mondja Barry. "Ez potenciálisan nagyszerű hír az embriológia tanulmányozása szempontjából, annak megértése, hogy mi történik a méhben, és a betegség modellezése, amikor a dolgok rosszra fordulhatnak."
Ez az embriológiában olyan lehetőségeket is megnyit, amelyek egyébként elképzelhetetlenek lettek volna - például őssejtek segítségével gondosan tanulmányozzák a bálnák és más olyan fajok embriológiáját, amelyeknél sokkal hosszabb (vagy rövidebb) a terhesség, mint az emberekben.
A különböző, nagyon eltérő terhességi rátájú fajok fejlődésének időzítésének pontos összehasonlításához - kilenc hónap és három hét - a csapat a Dynamic Time Warping nevű algoritmust használta, amelyet eredetileg a beszédminták felismerésére fejlesztettek ki. Ez az algoritmus kinyújtja vagy tömöríti az egyik faj időkeretét, hogy megfeleljen a többi faj hasonló génexpressziós mintázatának. Ezzel az eljárással több mint 3000 olyan gént azonosítottak, amelyek gyorsabban szabályozzák magukat az egerekben, és nem találtak olyanokat, amelyek gyorsabban szabályoznák magukat az emberi sejtekben.
A sejtidő-rejtvény megoldásának hatása hatalmas lehet - mondja Barry. Például a központi idegrendszer sejtjeinek hónapokba telik, mire funkcionális állapotba kerülnek, túl sokáig tartva ahhoz, hogy terápiásán hatékonyak legyenek. Ha a tudósok hetekre csökkenthetik ezt az időt, akkor potenciálisan olyan sejtek nőhetnek ki egyes betegekből, amelyek képesek ellensúlyozni olyan súlyos betegségeket, mint a Parkinson-kór, a sclerosis multiplex, az Alzheimer-kór, a Huntington-kór és a gerincvelő sérülései.
"Ha kiderül, hogy ezek az órák univerzálisak a különböző sejttípusok számára" - mondja Barry -, nézze meg a test széles skálájának hatásait. "