Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste oferują ogromny potencjał terapeutyczny i są cennym narzędziem do zrozumienia, jak rozwijają się różne choroby. Nowe badania pokazują, że takie linie komórek macierzystych powinny być regularnie badane pod kątem mutacji genetycznych, aby zapewnić dokładność modeli chorób.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat naukowcy nauczyli się tworzyć indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) ze zwykłych komórek poprzez przeprogramowanie genetyczne. Komórki te są szeroko stosowane do badania chorób, ponieważ można je różnicować w prawie każdy typ komórek ciała i można je wygenerować z dowolnego osobnika. Jednak kluczowym pozostałym wyzwaniem metodologicznym jest to, że proces różnicowania podlega znacznym zmianom technicznym z większości nieznanych powodów.

HiLIFE Tenure Track Profesor Helena Kilpinen i jej grupa z Uniwersytetu w Helsinkach wykorzystują komórki macierzyste do badania mechanizmów biologicznych chorób neurorozwojowych i innych chorób związanych z mózgiem.

Ich nowe badanie, właśnie opublikowane w czasopiśmie Genomika komórki, mające na celu rzucić światło na przyczyny zmiennych wyników różnicowania iPSC. Ten Cwspólne badania z Uniwersytetu w Helsinkach i University College London pokazuje, że hodowane komórki macierzyste mogą nabywać nowe mutacje genetyczne, które mogą mieć znaczący wpływ na zdolność różnicowania się komórek.

Naukowcy zbadali rolę takich mutacji, śledząc różnicowanie ponad 200 linii iPSC od zdrowych osobników do neuronów dopaminergicznych i porównując wynik różnicowania z profilem mutacji. Wykorzystali technologię, która analizuje jedną komórkę na raz, aby śledzić trajektorie różnicowania poszczególnych neuronów.

Naukowcy zaobserwowali, że te linie iPSC ze szkodliwymi mutacjami w genie o nazwie BCOR wytworzyły mniej neuronów, namnażały się szybciej w hodowli i wykazywały duże różnice w ekspresji genów. Ten gen jest kluczowym regulatorem podczas normalnego rozwoju embrionalnego.

Zgodnie z naszą pierwotną hipotezą, wyniki pokazały, że mutacje nabyte podczas generowania i późniejszej hodowli linii iPSC mogą mieć duży wpływ na proces różnicowania, całkowicie niezależnie od procesów specyficznych dla choroby”.

profesor Heleny Kilpinen

Zespół odkrył również, że procesy mutacyjne, które upośledzają produkcję neuronów w warunkach laboratoryjnych, mają pewne podobieństwa z procesami zachodzącymi podczas formowania się mózgu.

„Co zaskakujące, mutacje somatyczne wykryte w liniach iPSC wpłynęły na te same geny, które zmutowały podczas wczesnego rozwoju ludzkiego mózgu. Jeśli te mutacje będą mogły zostać odzwierciedlone, będziemy mieli bardzo szczegółowy obraz czynników genetycznych, które powodują choroby neurorozwojowe”, pierwszy autor badania , mówi Pau Puigdevall, który pracuje jako badacz ze stopniem doktora w grupie Heleny Kilpinen.

Naukowcy doszli do wniosku, że ich odkrycia wymagają ostrożności przy interpretacji fenotypów związanych z różnicowaniem przy użyciu modeli iPSC w celu zrozumienia choroby.

„Na podstawie tych danych potrzebna jest dalsza optymalizacja w laboratorium, aby wygenerować dobre modele chorób i ostatecznie zastosować je na dużą skalę u pacjentów, szczególnie w przypadku zaburzeń rozwojowych i neuropsychiatrycznych” – podkreśla dr Kilpinen.