В выводах, которые могут в один прекрасный день привести к новым методам лечения, ученые из исследовательского института Scripps описали некоторые существенные различия в биохимии стволовых клеток по сравнению со зрелыми клетками.Исследование под руководством научного сотрудника Scripps профессора Sheng Ding и директора одного из центров Scripps Gary Siuzdak было опубликовано в онлайн-версии престижного журнала «Nature Chemical Biology» 2 мая 2010г.
В ходе исследования ученые использовали уникальный подход, чтобы лучше понять стволовые клетки, которые способны изменяться, или дифференцироваться, в различные типы взрослых клеток (например, клетки кожи, нервные клетки). Понимание того, как созревают стволовые клетки, открывает новые возможности для ученых и врачей для управления этим процессом в интересах пациентов и с целью лечения таких неизлечимых состояний, как болезнь Паркинсона и повреждения позвоночника.
«В прошлом, ученые пытались изучить биологию стволовых клеток, сосредотачиваясь на генах и белках», сказал Ding. «В нашем исследовании мы рассмотрели процесс регулирования стволовых клеток с другой стороны – на биохимическом, функциональном уровне».
Описана часть стволовых клеток «метаболом» - полный набор веществ (метаболитов), образованный в процессе обмена веществ, включая малые молекулы, биологические жидкости и ткани. Затем ученые сравнили этот профиль с более зрелыми клетками, в частности, нервными клетками и клетками сердца.
В результате ученые обнаружили около 60 ранее неизвестных метаболитов, связанных с дифференцировкой стволовых клеток до зрелых.
Изучение метаболомики является относительно новым, начавшемся около десяти лет назад.
«Одним из наиболее интересных аспектов метаболомики является то, что мы очень мало знаем», отметил Siuzdak. «Мы не знаем подавляющего количества метаболитов, за что они отвечают. Это область, созревшая для открытий».
Исследования в области метаболомики стали возможными с помощью различных специальных технологий и оборудования. В данном исследовании ученые использовали жидкостную хроматомасс спектрометрию (LCMS), которая, опираясь на более традиционные методы, обеспечивает ученым возможность химического анализа практически любых молекул.
Данные исследования показали: метаболиты стволовых клеток имеют более ненасыщенную структуру по сравнению со зрелыми клетками, а также происходит увеличение насыщенности по мере созревания стволовых клеток. Ненасыщенные молекулы, содержащие мало водорода, могут легко реагировать и превращаться в молекулы других типов.
Потенциал эмбриональных стволовых клеток для превращения в целый спектр различных типов клеток, характерных для различных тканей (явление, называемое пластичностью), отражается на уровне метаболизма.
«Мы не ожидали таких результатов», сказал Siuzdak. «Хотя, ретроспективно можно было ожидать, что у стволовых клеток (которые могут стать любой клеткой) есть метаболиты, которые являются химически гибкими».
В подтверждение своих наблюдений, исследователи обнаружили, что химически блокируя обычный путь насыщения – окисление – они могли предотвратить нормальную дифференцировку стволовых клеток в клетки сердца или нервные клетки. И наоборот, когда окисленные метаболиты были добавлены в культуру, дифференцировка стволовых клеток повышалась.
Ding в своем исследовании также отражает новый взгляд на жирные кислоты, аналогичные тем, которые содержатся в рыбьем жире и других продуктах.
«Раньше люди были сосредоточены на том, что жирные кислоты имеют важное значение в создании клеточных мембран», говорит Ding. «Но в нашем исследовании мы показали, что различные жирные кислоты не просто играют роль в формировании клеточных мембран, но также управляют гибелью клеток».
