מדענים מאוניברסיטת קווין מרי בלונדון ומאוניברסיטת הונג קונג יצרו תאי גזע של עכברים המסוגלים ליצור עכבר מפותח במלואו באמצעות כלים גנטיים מאורגניזם חד-תאי, איתו אנו חולקים אב קדמון משותף שקדם לבעלי חיים.
Choanoflagellate Sox יכול לגרום לפלוריפוטנטיות בתאי יונקים. קרדיט תמונה: גאוet al., doi: 10.1038/s41467-024-54152-x.
חוקר אוניברסיטת קווין מרי בלונדון, אלכס דה מנדוזה ועמיתיו, השתמשו בגן שנמצא בצ'אנופלגללטים, אורגניזם חד-תאי הקשור לבעלי חיים, כדי ליצור תאי גזע שבהם השתמשו כדי להוליד עכבר חי ונושם.
Choanoflagellates הם קרובי משפחה החיים הקרובים ביותר של בעלי חיים, והגנום שלהם מכיל גרסאות של הגנים Sox ו-POU, הידועים כמניעים פלוריפוטנציה - הפוטנציאל התאי להתפתח לכל סוג תא - בתוך תאי גזע יונקים.
תגלית בלתי צפויה זו מאתגרת אמונה ארוכת שנים שהגנים הללו התפתחו אך ורק בתוך בעלי חיים.
"על ידי יצירת מוצלחת של עכבר תוך שימוש בכלים מולקולריים שנגזרו מקרובינו החד-תאיים, אנו עדים להמשכיות יוצאת דופן של תפקוד לאורך כמעט מיליארד שנות אבולוציה", אמר ד"ר דה מנדוזה.
"המחקר מרמז כי ייתכן שגנים מרכזיים המעורבים ביצירת תאי גזע מקורם הרבה יותר מוקדם מתאי הגזע עצמם, ואולי עוזרים לסלול את הדרך לחיים הרב-תאיים שאנו רואים כיום."
פרס נובל ל-Shinya Yamanaka לשנת 2012 הוכיח שניתן להשיג תאי גזע מתאי התמיינות רק על ידי ביטוי של ארבעה גורמים, כולל גן Sox (Sox2) ו-POU (Oct4).
במחקר החדש, ד"ר דה מנדוזה ומחברים משותפים הציגו גנים של choanoflagellate Sox לתאי עכבר, והחליפו את הגן המקומי Sox2 שהשיג תכנות מחדש לקראת מצב תאי הגזע הפלוריפוטנטיים.
כדי לאמת את היעילות של תאים אלה שתוכנתו מחדש, הם הוזרקו לעובר עכבר מתפתח.
העכבר הכימרי שהתקבל הציג תכונות פיזיות הן מהעובר התורם והן מתאי גזע שנגרמו מהמעבדה, כגון כתמי פרווה שחורה ועיניים כהות, מה שמאשר כי לגנים העתיקים הללו היה תפקיד מכריע בהפיכת תאי גזע למתאימים להתפתחות החיה.
המחקר עוקב אחר כיצד גרסאות מוקדמות של חלבוני Sox ו-POU, הקושרים DNA ומווסתים גנים אחרים, שימשו אבות קדמונים חד-תאיים לתפקודים שיהפכו מאוחר יותר לאינטגרליים להיווצרות תאי גזע ולהתפתחות בעלי חיים.
"לצ'ונופלגלטים אין תאי גזע, הם אורגניזמים חד-תאיים, אבל יש להם את הגנים האלה, שעשויים לשלוט בתהליכים תאיים בסיסיים שבעלי חיים רב-תאיים כנראה שימשו מאוחר יותר לבניית גופים מורכבים", אמר ד"ר דה מנדוזה.
"תובנה חדשנית זו מדגישה את הרבגוניות האבולוציונית של כלים גנטיים ומציעה הצצה לאופן שבו צורות חיים מוקדמות עשויות לרתום מנגנונים דומים להנעת התמחות תאית, הרבה לפני שיצורים רב-תאיים אמיתיים נוצרו, ולחשיבות המיחזור באבולוציה."
"לגילוי הזה יש השלכות מעבר לביולוגיה אבולוציונית, שעלולה להודיע להתקדמות חדשה ברפואה רגנרטיבית."
אנְיָרעל הממצאים פורסם בכתב העתתקשורת טבע.
_____
י גאוet al. 2024. הופעתם של גורמי שעתוק Sox ו-POU קדמה למקורם של תאי גזע מן החי.נאט קומון15, 9868; doi: 10.1038/s41467-024-54152-x
מאמר זה מבוסס על הודעה לעיתונות שסופקה על ידי אוניברסיטת קווין מרי בלונדון.
