Экстремальное преображение: Учёные исследуют новый способ изменить идентичность клетки

Учёные из Стэнфордского университета показали, что клетки кожи можно заставить вести себя как мышечные клетки, а мышечные — как клетки кожи, исключительно за счёт изменения их «окружения»: относительного уровня компонентов внутри клетки.

Эксперименты дают представление о генетическом перепрограммировании, необходимом для смены клеточной судьбы. Понимание этого процесса поможет учёным улучшить методы индуцирования плюрипотентности (iPS), когда специализированные взрослые клетки возвращаются в стволовое состояние. Однако результаты указывают на интригующую альтернативу iPS: возможность заставить специализированные клетки сменить одну специализацию на другую, минуя стадию стволовой клетки.

Метод и результаты исследования

• Исследователи под руководством профессора Хелен Блау создали гибридные клетки (гетерокарионы), слив мышечные клетки мыши с клетками кожи человека. В таких гибридах ядра каждого типа клеток остаются отдельными.
• Используя видовые различия, учёные отслеживали профили экспрессии генов каждого типа.
• Ключевое открытие: Если ядер мышечных клеток было больше, ядра клеток кожи начинали экспрессировать мышечно-специфичные гены уже через несколько часов после слияния. Когда преобладали ядра клеток кожи, мышечные ядра переключались на экспрессию генов кожи.
• Сами гетерокарионы принимали морфологию доминирующего типа клеток — становились плоскими и округлыми, как клетки кожи, или длинными и тонкими, как мышечные клетки.
• Переключение происходило быстро и решительно: не наблюдалось клеток, одновременно экспрессирующих признаки и мышц, и кожи. «Всё или ничего. При определённом пороге срабатывает переключатель, и клетка принимает конкретную судьбу», — пояснила Хелен Блау.

Значение и перспективы

Учёные предполагают, что белки или малые РНК в цитоплазме преобладающей клетки могут модифицировать программу экспрессии генов ядер меньшинства. Следующие шаги — идентификация этих молекулярных регуляторов и повторение эксперимента с другими типами клеток.

«Это показывает, что такое перепрограммирование возможно. Сейчас индуцирование плюрипотентности в взрослых клетках занимает много времени и неэффективно. Мы хотим улучшить этот процесс или найти способы вообще пропустить этот этап», — отметила Блау.

Исследование опубликовано в майском выпуске журнала FASEB Journal.