Клетки синхронизируют свою активность, обмениваясь везикулами
Клетки в организме должны работать сообща, чтобы выполнять свои задачи. Это сотрудничество зависит от коммуникации. Как показало новое исследование учёных из CiRA, клетки делают это, передавая везикулы через систему, названную фенотипической синхронизацией клеток (PSyC).
Все наши тела начинаются с одной клетки — эмбриона. Со временем разные группы клеток формируют различные ткани и органы. Для этого клетки, особенно соседние, должны постоянно общаться, чтобы координировать свою активность.
«Клетки должны дифференцироваться вместе, чтобы формировать нормальные ткани и органы. Мы знаем сигнальные пути и генетические сети для отдельных клеток, но мало знаем о том, как клетки синхронизируются», — пояснил профессор Jun Yamashita, руководивший исследованием.
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) представляют один из самых ранних типов клеток в развитии эмбриона. Чтобы обнаружить PSyC, команда использовала специально созданный тип ЭСК.
«Мы создали эмбриональные стволовые клетки с конститутивно активной протеинкиназой A. Это ускоряет дифференцировку клеток», — сказал Tomohiro Minakawa, предложивший проект и проводивший большинство экспериментов.
Обычно группа ЭСК показывает синхронизированные паттерны развития. Однако, поскольку ЭСК с активной протеинкиназой A демонстрируют ускоренную дифференцировку, учёные ожидали, что их смешение с обычными ЭСК нарушит эту синхронность и приведёт к двум группам с разной скоростью дифференцировки.
Но этого не произошло. Хотя изначально разница в скорости дифференцировки двух типов клеток была, нормальные ЭСК в итоге догнали своих «ускоренных» аналогов. Этот процесс «догоняния» и есть PSyC.
«PSyC наблюдалась, только если клетки находились в непосредственной близости. Если мы создавали расстояние между ними, эффект терялся. Это навело на мысль, что близко расположенные клетки общаются, передавая друг другу везикулы для осуществления PSyC», — отметил Minakawa.
Чтобы обмениваться химическими веществами и молекулами, клетки обычно заключают содержимое во внеклеточные везикулы, подобно помещению письма в конверт. Затем везикула высвобождается из клетки, связывается с другой клеткой или поглощается ею, и высвобождает свой «груз» внутри.
Дальнейший анализ показал, что среди множества типов биомолекул, передаваемых внеклеточными везикулами, была microRNA-132. Этот обмен индуцировал дифференцировку ЭСК в клетки мезодермы посредством PSyC. Чтобы доказать это, исследователи доставили microRNA-132 внутрь наночастиц к клеткам и обнаружили тот же эффект.
Yamashita отметил, что хотя роль внеклеточных везикул в клеточной коммуникации не была новой, открытие их способности синхронизировать клеточную активность — ново.
«Мы уже знали, что внеклеточные везикулы используются для межклеточной коммуникации. Но PSyC показывает, что они могут использоваться для синхронизации клеток в вопросах клеточной судьбы и дифференцировки», — сказал он.