Регенеративная медицина добилась значительного прогресса благодаря исследованиям эмбриональных стволовых (ES) клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток. Однако механизм построения кровеносных сосудов из этих недифференцированных клеток еще не выяснен. Во время создания новых кровеносных сосудов белок фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) дифференцирует стволовые клетки в эндотелиальные клетки сосудов и стимулирует их к созданию новых кровеносных сосудов. Исследователи из Университета Кумамото добавляли VEGF к недифференцированным ES-клеткам и отслеживали поведение всего генома и изменения эпигенома с течением времени in vitro.
Используя ES-клетки, разработанные в Институте пограничных медицинских наук Киотского университета, исследовательская группа собрала РНК и гистоны каждой клетки сразу после стимуляции VEGF (0 часов), перед дифференцировкой (6 часов), во время дифференцировки (12-24 часа) и после дифференцировки (48 ч). Затем они всесторонне проанализировали изменения во всем геноме и эпигеноме, используя глубокое секвенирование следующего поколения.
В процессе дифференцировки кровеносных сосудов функция белка ETS варианта 2 (ETV2), который определяет дифференцировку в эндотелий сосудов, была сначала индуцирована в течение 6 часов после стимуляции дифференцировки. Сразу после этого индуцировали белок GATA2, который связывается с ETV2 и поддерживает дифференцировку эндотелия сосудов.
Факторы транскрипции SOX и FLI1, оба важные для дифференцировки эндотелия, индуцировались между 12 и 24 часами. Через 48 часов после определения дифференцировки в эндотелий сосудов была установлена система транскрипции, в которой индуцировались гены, уникальные для дифференцировки эндотелия сосудов.
Кроме того, исследование гистонового кода показало, что регуляторная геномная область факторов транскрипции (ETS / GATA / SOX) постепенно переключилась с «метки тормозного гистона», которая подавляет транскрипцию, на «метку гистона-ускорителя, «который активирует транскрипцию в процессе дифференцировки в эндотелий сосудов. Ранее считалось, что в области, которая контролирует функцию фактора транскрипции, который способствует дифференцировке от ES-клеток к конкретному типу клеток, сосуществуют двухвалентные модификации гистонов, такие как метки гистонов-ускорителей и тормозных гистонов для транскрипции.Кроме того, когда эти факторы транскрипции теряют свою функцию, терминальная дифференцировка в эндотелий сосудов (завершение дифференцировки) полностью подавляется, и отрицательно индуцируются гены, которые являются ключевыми для дифференцировки в эндотелиальные клетки сосудов, а также факторы транскрипции, которые поддерживают недифференцированное состояние. . В совокупности факторы транскрипции (ETS / GATA / SOX) не только индуцируют дифференцировку эндотелия сосудов, но также подавляют регрессию в недифференцированное состояние и дифференцировку в другие эктодермальные или происходящие из энтодермы клетки.
Ожидается, что знание функций этих факторов транскрипции в сочетании с методами редактирования генов позволит обеспечить эффективную регенерацию кровеносных сосудов.