Международная группа генетиков во главе со специалистами из Лондонского университета Королевы Марии и Университета Гонконга провела поразительное исследование, создав необычные стволовые клетки мыши. Для этого использовали гены одноклеточного организма, с которым у животных есть общий примитивный предок. Это позволило вырастить настоящую полноценную мышь.
В качестве одноклеточных генетических «доноров» ученые взяли образцы хоанофлагеллатов. Это микроскопические одноклеточные эуакариоты, имеющие характерный жгутик и несколько десятков ворсинок. Они обитают в воде. Особо примечательны эти организмы тем, что в их геноме были обнаружены фрагменты, характерные для многоклеточных развитых животных. Это позволило предположить, что если не сами хоанофлагеллаты, то их предки были общими и для этих существ, и для множества других сложных организмов, включая людей.
В ходе эксперимента ученые использовали гены хоанофлагеллатов, которые стимулируют плюрипотентность клеток, то есть потенциал их превращения в любой тип ткани, по сути, это и есть стволовые клетки. Но раньше считалось, что они получили развитие у животных, а не у столь примитивных существ.
Успешно создав мышь с использованием молекулярных инструментов, полученных от наших одноклеточных родственников, мы стали свидетелями необычайной непрерывности функций на протяжении почти миллиарда лет эволюции. Получается, что ключевые гены, участвующие в формировании стволовых клеток, могли возникнуть гораздо раньше, чем сами стволовые клетки, что, возможно, позволило проложить путь к многоклеточной жизни, которую мы видим сегодня. У хоанофлагеллатов нет собственных стволовых клеток, но есть эти гены, которые, вероятно, изначально предназначались для управления клеточными процессами, а затем перепрофилировались для создания сложных тел.
Авторы работы заменили один из генов в клетках мыши на ген хоанофлагеллата, что позволило их перепрограммировать в состояние стволовых клеток, способных вырастать в любые ткани. В развивающийся эмбрион мыши были добавлены эти перепрограммированные клетки, что позволило вырастить химеру, обладающую чертами донорского эмбриона и характеристиками, переданными лабораторными внедренными клетками. К ним относятся черные пятна и темные глаза. Это подтвердило, что древний ген одноклеточного организма сыграл решающую роль в росте тканей животного.
Открытие не только позволяет глубже заглянуть в механизмы эволюционной биологии, но и потенциально расширяет возможности регенеративной медицины.
Ранее мы рассказывали, что ученые выяснили, как денисовцы делились генами с предками современных людей.
