Ko znanstveniki matične celice opišejo kot totipotente ali pluripotentne, s tem mislijo, da imajo celice sposobnost razvijanja v kakršnokoli tkivo na telesu, tako kot zarodek. Imajo pa totipotentne matične celice sposobnost, ki je pluripotentne nimajo – razvijejo se lahko v tkivo, ki podpira zarodek, npr. v posteljico. Tako tkivo se imenujejo ekstra-embrionalno tkivo in je ključnega pomena za razvoj in zdravo rast.
Znanstveniki s Salkovega inštituta za biološke študije v sodelovanju z raziskovalci s Pekinške univerze na Kitajskem poročajo o odkritju kemičnega koktajla, ki omogoča gojenim mišjim in človeškim matičnim celicam, da naredijo enako: tvorijo embrionalna in ekstra-embrionalna tkiva. Ta tehnika, opisana v reviji Cell aprila 2017, bi lahko pomenila nov vpogled v razvoj sesalcev in boljše razumevanje bolezni, odkrivanje zdravil in celo regeneracijo tkiva. Ta nova tehnika bo še posebej koristna pri posnemanju zgodnjih razvojnih procesov in bolezni, ki vplivajo na vgnezditev zarodka in na delovanje posteljice in tako morda pomagala pri izboljšanju tehnik umetne oploditve.
„V času zarodkovega razvoja, se oplojeno jajčece in njegove prvotne celice smatra kot totipotentne, saj lahko povzročijo razvoj embrionalnega in ekstra-embrionalnega tkiva. V biologiji matičnih celic pa je bilo zadržanje takih celic s tem razvojnim potencialom pri umetni oploditi izredno težko,“ pravi profesor Juan Carlos Izpisua Bemonte s Salkovega inštituta. „To je prva študija, ki poroča o izpeljavi stabilnih matičnih celic s totipotentnim potencialom razvijanja v embrionalna in ekstra-embrionalna tkiva.„
Ko je jajčece oplojeno in se prične deliti, se nove celice razdelijo v dve skupini: tiste, ki se bodo razvile v zarodek in tiste, ki se bodo razvile v podporno tkivo, npr. v posteljico in amnijsko ovojnico. Ker se ta delitev porodi precej zgodaj, imajo raziskovalci pri celični kulturi pogosto težave z ohranitvijo stabilnosti celic do stopnje, ko imajo celice še zmeraj zmožnost razvoja v katerokoli izmed dveh skupin. Ta novo odkriti kemični koktajl pa da matičnim celicam možnost stabilnega razvoja v enega izmed dveh tipov. Ekipa raziskovalcev s Salkovega inštituta je zato te celice poimenovala extended pluripotent stem (EPS) cells ali razširjene pluripotentne matične celice.
„Odkritje EPS celic pomeni morebitno priložnost razvijanja univerzalne metode za uspevanje matičnih celic, ki bi imele tak razširjen razvojni potencial pri sesalcih,“ pravi Jun Wu, znanstvenik na Salkovem inštitutu. „EPS matične celice so še posebej dragocene pri proučevanju razvojnega in evolucijskega generiranja človeških organov.“
Za razvoj koktajla je ekipa s Salkovega inštituta skupaj z ekipo s Pekinške univerze najprej iskala kemične spojine, ki podpirajo pluripotentnost. Ugotovili so, da že preprosta kombinacija štirih kemikalij skupaj z rastnim faktorjem lahko stabilizira človeške pluripotente matične celice v zgodnji razvojni fazi in jim tako omogoča učinkovitejše prispevanje k razvoju organizmov sestavljenih iz različnega genetskega materiala pri razvijanju mišjega zarodka.
Enake faktorje so uporabili tudi na mišjih celicah in presenetljivo odkrili, da lahko novo izpeljane mišje matične celice spodbudijo nastajanje embrionalnega tkiva in se lahko celo razvijejo v ekstra-embrionalne celice. Ekipa znanstvenikov je tudi ugotovila, da imajo nove mišje matične celice izjemno sposobnost oblikovanja organizmov sestavljenih iz različnega genetskega materiala in lahko že ena sama celica povzroči razvoj odrasle miši. Ekipa pravi, da kaj takega še nikoli prej ni bilo odkritega.
„Ta izjemna kimerna sposobnost mišjih in človeških EPS celic je koristna pri generiranju transgenih živalskih modelov in pri produkciji nadomestnih organov,“ dodaja Wu. „Trenutno na prašičih, ki imajo organe in fiziologijo bližje ljudem, testiramo učinkovitost človeških EPS celic.“ Človeške EPS celice imajo ogromen potencial za generiranje človeških organov v prašičih in tako zadovoljiti naraščajočo zahtevo po darovanih organih.
„Verjamemo, da bo imelo izpeljevanje stabilnih matičnih celic s totipotentnimi lastnosti velik vpliv na področju matičnih celic,“ pravi Izpisua Belmonte.
