Forskare vid Johns Hopkins har avslöjat den molekylära grunderna för ett av de tidigaste stegen i människans utveckling med hjälp av stamceller från mänskliga embryon.
Deras identifiera en kritisk signal förmedlas av proteinet BMP-4 som driver differentiering av stamceller i vad som kommer att bli moderkakan kommer att publiceras i aprilnumret av Cell Stem Cell.
Fyndet, säger de, även belyser en aspekt av mänsklig cell biologi som inte har fått efterföljare i andra system djurmodell. Och är nästan omöjligt att använda något annat än mänskliga embryonala stamceller för att samla information av detta slag.
En anledning till spänning, utredarna säger, är att systemet kan ge ett forskningsprojekt modell för att studera mycket tidig mänsklig utveckling, inklusive bildandet av moderkakan som utvecklas från samma tidiga embryot.
"Slutsatsen var serendipitous och samtidigt ett mycket viktigt tillskott till vår förståelse av människans tidiga utveckling", säger Linzhao Cheng, Ph.D., docent i gynekologi och obstetrik och co-direktör för stamceller program Johns Hopkins Institutet för Cell Engineering. "Detta är ett område av stamcellsbiologi där mänskliga och mus skiljer sig markant och vi skulle aldrig ha upptäckt detta om vi hade begränsat våra studier till att bara använda musen embryonala stamceller. Vuxna mänskliga stamceller bara inte fungerar för detta. "
Forskargruppen upptäckte deras hitta under arbetet med att studera en sällsynt blod sjukdom som orsakas av mutationer i en gen som kallas PIG-A. Enligt Cheng, existerar en bra modell för att studera sjukdomen inte är så konstruerade möss utan genen antingen dö före födseln eller som inte reproducera symptomen finns hos patienter.
Så med hjälp av en konventionell genteknik verktyg, försökte forskarna i åratal-bokstavligen-för att slå ut PIG-A i stamceller från vuxna, utan framgång. De vände sig då till att slå ut PIG-A i mänskliga embryonala stamceller.
"Endast med mänskliga embryonala stamceller kan vi växa ur den sällsynta celler konstruerad för att brist PIG-A," säger Cheng. Resultatet blev tillväxten av två mänskliga embryonala stamcellslinjer som saknar PIG-A, och därför inte innehåller några proteiner som kallas glycosylphosphatidylinositol (GPI) ankare proteiner på cellens yta. GPI förankra proteiner bifoga många olika typer av proteiner involverade i cell kommunikation till en cellens utsida. Utan vissa GPI proteiner kan cellerna inte fungerar.