Přelomové poznatky o přímém buněčném přeprogramování: Nový pohled na efektivitu a mechanismy
V nedávné studii vědci ukázali, že v případě přímého buněčného přeprogramování vznikají neurony téměř výhradně z vzácného podtypu multipotentních buněk zvaných neuroektodermální kmenové buňky (NC). Tyto výsledky zpochybňují současný pohled na přeprogramování buněk, avšak v odborné komunitě vyvolávají rozdílné názory.
Přímé přeprogramování: Třetí cesta v buněčné regeneraci
V oblasti buněčného přeprogramování existují tři hlavní směry:
- Pluripotentní přeprogramování – buňky jsou převedeny zpět do pluripotentního stavu, schopné se přeměnit na jakýkoliv buněčný typ.
- Částečné přeprogramování – buňky jsou omlazeny, aniž by ztratily svou původní identitu.
- Přímé přeprogramování – buňky jsou přímo transformovány do jiného typu buněk, například fibroblasty na neurony.
Přímé a pluripotentní přeprogramování však trpí nízkou efektivitou. Vysvětlují to dvě teorie:
- Náhodné změny – během života buňky dochází k nahromadění změn, které brání přeprogramování.
- Specifická buněčná populace – pouze určité buňky mají potřebné vlastnosti k přeprogramování.
Objev role neuroektodermálních kmenových buněk
Výzkum vědců z Torontské univerzity, publikovaný v časopise Stem Cell Reports, se zaměřil na přeprogramování myších fibroblastů na neurony pomocí tří transkripčních faktorů: BRN2, ASCL1 a MYT1L (BAM). Experimenty odhalily, že:
- Téměř všechny vytvořené neurony pocházely z neuroektodermálních kmenových buněk (NC).
- Tyto buňky přetrvávají v tkáních i po rané fázi vývoje, ačkoliv jsou velmi vzácné.
- Po vyčerpání NC buněk v kultuře došlo k dramatickému poklesu tvorby neuronů.
Zpochybnění dosavadních závěrů
Studie zpochybňuje předpoklad, že jakákoliv diferencovaná buňka může být přímo přeprogramována na jiný typ. Podle autorů je účinnost přeprogramování dána přítomností vzácné populace multipotentních buněk.
Justin Belair-Hickey, hlavní autor studie, uvádí:
„Naše data vysvětlují neefektivitu přeprogramování tím, že pouze NC buňky mají potřebné vlastnosti k produkci reprogramovaných buněk.“
Derek van der Kooy, vedoucí výzkumu, doplňuje:
„NC buňky mohly být přehlédnuty, protože jsou vzácné a rozptýlené v těle, což vedlo k chybným interpretacím o možnosti přeprogramování zralých buněk.“
Reakce odborné komunity
Někteří odborníci však upozorňují, že závěry této studie nelze zobecnit:
- Vittorio Sebastiano ze Stanfordu tvrdí, že pluripotentní kmenové buňky (iPSCs) lze vytvořit z různých buněčných typů, včetně lépe charakterizovaných, jako jsou krevní buňky.
- Yuri Deigin, CEO společnosti YouthBio Therapeutics, poukazuje na to, že tyto výsledky neovlivňují pochopení plné pluripotentní reprogramace, která využívá Yamanakovy faktory.
- Nedávný výzkum Konrada Hochedlingera ukázal, že odstraněním epigenetických bariér může být téměř 100 % somatických buněk přeprogramováno na iPSCs.
Budoucí výzkum a význam pro obor
Objev role NC buněk poskytuje nový pohled na mechanismy přímého přeprogramování a nabízí potenciál pro zlepšení efektivity těchto procesů. Zároveň otevírá prostor pro studium NC buněk jako unikátní populace, která by mohla hrát klíčovou roli v regenerativní medicíně.
Zdroje:
[1] Neural crest precursors from the skin are the primary source of directly reprogrammed neurons (Stem Cell Reports, 2024).
[2] Direct cell reprogramming: approaches, mechanisms and progress (Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2021).
[3] Cell competition during reprogramming gives rise to dominant clones (Science, 2019).