Zespół badawczy pod przewodnictwem Christiana Schrötera z Instytutu Maxa Plancka do Fizjologii Molekularnej w Dortmundzie odkrył, jak interakcja między dwoma molekułami sygnałowymi, FGF i BMP, wpływa na wybór profesjonalny komórek macierzystych podczas rozwoju embrionalnego. Odkrycia te, opublikowane w czasopiśmie Biology Open, rzucają światło na różnicowanie komórek i mają implikacje dla kontrolowanego hodowli tkanki w terapii zastępowania komórek.

Podczas rozwoju embrionalnego komórki macierzyste podejmują kluczowe decyzje zaraz po zapłodnieniu. W tym czasie rozpoczyna się gastrulacja, co prowadzi do powstania warstw zarodkowych: ektodermy, mezodermy i endodermy, które ostatecznie dają początek narządom wewnętrznym. Przeznaczenie komórek macierzystych we wczesnym embrionie jest determinowane przez kombinację molekuł sygnałowych, w tym BMP, FGF, Wnt i Nodal, które są produkowane przez otaczające tkanki. Konkretny skład tej kombinacji określa rodzaj komórki, która się wykształci.

Dotąd nieznana była rola FGF, ważnej cząsteczki w migracji i wzroście komórek macierzystych. W wyniku swoich badań Schröter i jego zespół odkryli, że FGF działa jako antagonista BMP. Gdy poziomy FGF są niskie, BMP ma silniejsze działanie, co prowadzi do wykształcenia komórek sercowych i mezodermy pozazarodkowej. Natomiast wyższe poziomy FGF tłumią działanie BMP, co prowadzi do wzrostu komórek w tylnej osi ciała.

Co ciekawe, badacze odkryli, że komórki macierzyste mogą wpływać na swój własny los. Nawet gdy komórki macierzyste zostały pouczone, aby tworzyć komórki sercowe poprzez ciągłe narażenie na FGF, wciąż wykształcały się różne rodzaje komórek. Sugeruje to, że komórki macierzyste mają efekt społeczny, komunikując się z sąsiednimi komórkami, aby prowadzić ich dyferencjację.

Odkrycia tej studii posuwają nasze rozumienie różnicowania komórkowego i kluczowych aktorów zaangażowanych w ten proces. W przyszłości ta wiedza może zostać wykorzystana do generowania specyficznych typów komórek z komórek macierzystych do celów inżynierii tkanek i zastępowania komórek, na przykład w przypadku regeneracji tkanki serca. Jednak selektywne hodowanie konkretnych typów komórek nie jest obecnie jeszcze możliwe.

Źródło:
– „Scientists show how the signaling molecules BMP and FGF guide cell differentiation during embryonic development,” Max Planck Society.