Правильное функционирование этих клеток имеет решающее значение для развития и здоровья человека. Когда биология нервного гребня терпит неудачу, возникают различные врожденные дефекты и заболевания — расщелина губы / неба, синдромы Гиршпрунга и Ваарденбурга, меланома и нейробластома. Следовательно, лучшее изучение этих клеток имеет решающее значение для оказания помощи в клинических усилиях по диагностике и лечению таких состояний.
Но доступ к этим эмбриональным клеткам у человека очень затруднен. В качестве альтернативы ученые обратились к моделям, основанным на эмбриональных стволовых клетках.
Хотя протоколы создания клеток нервного гребня человека из человеческих эмбриональных стволовых клеток развиваются со времени первого отчета 11 лет назад, они все еще имеют значительные ограничения для их использования в фундаментальных и клинических исследованиях. Это связано с тем, что в этих протоколах обычно используются ингредиенты или компоненты, которые не определены четко, например сыворотка крови, которая содержит много неизвестных компонентов в различных концентрациях.
Некоторые протоколы приводят к образованию больших скоплений клеток, что затрудняет идентификацию конкретных молекул и их роли во время формирования клеток нервного гребня. Более того, самый быстрый из этих протоколов занимает 12 дней (при очень дорогих условиях культивирования) для преобразования человеческих эмбриональных стволовых клеток в клетки нервного гребня. Часто протоколы обеспечивают низкий выход, что делает выделение желаемых клеток нервного гребня трудоемким и технически сложным процессом.
Работа, проделанная исследовательской группой под руководством доцента биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета, Риверсайд теперь решает эти проблемы, предоставляя надежный, быстрый, простой и отслеживаемый метод создания клеток нервного гребня. Предлагаемый метод может облегчить исследования как в фундаментальных науках, так и в клинических приложениях.
«Наше исследование предоставляет превосходную модель для создания клеток нервного гребня всего за пять дней, начиная с человеческих эмбриональных стволовых клеток или индуцированных плюрипотентных клеток, с использованием простой и четко определенной среды со всеми известными и учтенными ингредиентами», — сказал Мартин I. Гарсия-Кастро, лаборатория которого провела исследование, опубликованное в феврале. 1 номер журнала Развитие. «Наш экономичный, эффективный и быстрый протокол позволяет лучше анализировать соответствующие сигналы и молекулы, участвующие в образовании этих клеток.
Наши результаты предполагают, что клетки нервного гребня человека могут возникать независимо от — и до — образования производных мезодермы и нервной эктодермы, оба из которых считались критическими для формирования нервного гребня."
Мезодерма — это средний слой эмбриона на раннем этапе развития. Он расположен между энтодермой и эктодермой, причем последняя является самым внешним слоем.
Предыдущая работа Гарсиа-Кастро о птицах уже бросила вызов догме, предполагающей, что клетки нервного гребня образуются без мезодермального или нервного участия. Неопубликованные результаты его лаборатории также подтвердили то же самое на кроличьих эмбрионах в качестве модели млекопитающих.
Что касается идентификации конкретных молекул и их роли во время формирования клеток нервного гребня, новая работа Гарсиа-Кастро демонстрирует критическую роль, которую играет молекула, известная как WNT, и подчеркивает вклад семейств белков, называемых FGF и BMP.
Вкратце, белки WNT представляют собой сигнальные молекулы, которые регулируют межклеточные взаимодействия во время развития и гомеостаза взрослых тканей.
Семейство белков FGF контролирует широкий спектр биологических функций. BMP индуцируют образование костей и хрящей и образуют ткани по всему телу.
«Наша работа предоставляет убедительные доказательства критической и инициирующей роли сигналов WNT в формировании клеток нервного гребня с последующим вкладом путей FGF и BMP», — сказал он.
Гарсия-Кастро подчеркнул, что правильное функционирование клеток нервного гребня имеет важное значение для развития и здоровья человека.
«Изучение этих клеток имеет важное значение для улучшения клинических усилий по диагностике, лечению и, возможно, предотвращению заболеваний и состояний, связанных с ними, и наша лаборатория уже приступила к работе по устранению лицевых расщелин — губы и / или неба — и меланомы, и мы надеемся добиться существенного прогресса в обеих областях благодаря этому новому протоколу », — сказал он.