A Nature Communications folyóiratban megjelent tanulmány szerint egy nemzetközi kutatócsoport sikeresen hozott létre olyan egér őssejteket, amelyek teljesen kifejlett egérré fejlődtek. Ez azonban a kísérlet kevésbé meglepő része, ami igazán ámulatba ejtő, az ugyanis az, hogy olyan ősi genetikai eszközöket vetettek mindehhez be, amelyek egy közös egysejtű ősre vezethetők vissza, még az állatok megjelenése előtti időkből – számol be a sajtóközlemény nyomán az Interesting Engineering.

Dr. Alex de Mendoza, a londoni Queen Mary Egyetem kutatója a Hongkongi Egyetem tudósaival közösen egy olyan egysejtű organizmus, a galléros ostoros (Choanoflagellata) génjeit használta fel, amely az állatok legközelebbi élő rokona. A galléros ostorosok genomjában található Sox és POU gének, amelyek az emlősök őssejtjeinek pluripotenciáját – azaz a sejtek azon képességét, hogy bármilyen sejttípussá alakuljanak – szabályozzák, kulcsszerepet játszottak a kísérletben. A kísérlet legfontosabb eredménye, hogy ezzel megdőlt az az eddigi feltételezés, hogy ezek a gének kizárólag az állatokon belül alakultak ki. Mint azt Dr. de Mendoza elmondta:

“Azáltal, hogy egysejtű rokonainkból származó molekuláris eszközökkel létrehoztunk egy egeret, az evolúció több mint egymilliárd éves folytonosságát ismerhetjük fel. A kutatás alapján az őssejtképzésért felelős kulcsgének már jóval az őssejtek megjelenése előtt kialakulhattak, és hozzájárulhattak a ma ismert többsejtű élet fejlődéséhez.”

A kutatás alapját a 2012-ben Nobel-díjjal kitüntetett Shinya Yamanaka felfedezései adták, amely már akkor bebizonyította, hogy differenciált sejtekből őssejtek nyerhetők Sox (Sox2) és POU (Oct4) gének expressziójával. Az új kísérletben a Hongkongi Egyetem Transzlációs Őssejtbiológiai Központjának csapata tehát a galléros ostorosok Sox génjét helyettesítette az egér Sox2 génnel, így programozva újra a sejteket pluripotens állapotba. Az így előállított sejteket fejlődő egérembriókba injektálták, amelyekből olyan kiméra egerek fejlődtek ki, amelyek mind a donor embrió, mind a laboratóriumban módosított őssejtek jellemzőit hordozták. Ez utóbbi állatokon fekete szőrfoltok jelentek meg és sötét szemük lett, de ez a színbeli különbség az őssejtek megkülönböztetésére használt genetikai markereknek köszönhető, nem pedig magának a gén közvetlen hatásának. Ettől független tehát a gén jelen volt az állatban.

A tanulmány részletesen levezeti azt is, hogyan játszottak szerepet a Sox és POU gének ősi változatai az egysejtűek sejtfolyamatainak a szabályozásában. Bár a galléros osotrosoknak egysejtűek lévén értelemszerűen nincsenek őssejtjeik, ezek a gének már akkoriban is léteztek, valószínűleg azon alapvető sejtfolyamatok szabályozására, amelyek később a többsejtű életformák komplex testfelépítésének az alapját képezték.

A kutatás általánosan megfogalmazható lényege így az, hogy a genetikai eszközök mennyire sokoldalúak az evolúció útvesztőjében, és hogyan alakultak át az egysejtű életformák alapvető mechanizmusai a többsejtű élőlények fejlett rendszereivé. Vagyis a legfontosabb tanulság, hogy ezen kutatás alapján a többsejtű élőlények kialakulásának kulcsa az evolúció során az egyszerűbb genetikai eszközök újrahasznosításában rejlik.

Az eredmények azonban nemcsak az evolúciós biológiát forradalmasíthatják, de gyakorlati szempontból a regeneratív gyógyászat fejlődését is előremozdíthatják. Az őssejtek eredetének mélyebb megismerése ugyanis új módszereket nyithat az őssejtterápiák fejlesztésében is, például a sejt-átprogramozási technikák tökéletesítésében, amelyekkel a betegségeket kezeljük, vagy amivel akár sérült szöveteket is helyre lehet állítani.

“Az ősi genetikai eszközök tanulmányozása lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük a pluripotencia mechanizmusait, és talán új, hatékonyabb szintetikus megoldásokat is kidolgozhatunk”

– mondta Dr. Ralf Jauch, a kutatócsoport egyik vezetője.

(Kép: a bal oldali egér egy kiméra, amelynek sötét szemei és fekete szőrfoltjai vannak – ezek olyan őssejtek eredményei, amelyeket egy galléros ostorosból származó Sox génből hoztak létre. A jobb oldalon látható egér vörös szemekkel és teljesen fehér szőrzettel rendelkezik. A színbeli különbség az őssejtek megkülönböztetésére használt genetikai markereknek köszönhető, nem pedig magának a gén közvetlen hatásának, forrás: Gao Ya és Alvin Kin Shing Lee/Centre for Comparative Medicine Research (CCMR))