Живой цвет: Радужные кроветворные стволовые клетки проливают новый свет на рак и заболевания крови

Новый инструмент цветового кодирования позволяет ученым лучше отслеживать живые кроветворные стволовые клетки (КСК) с течением времени. Это ключ к пониманию того, как возникают заболевания крови и рак, такие как лейкемия.

Исследователи из Бостонской детской больницы использовали этот инструмент на рыбках данио-рерио (zebrafish), чтобы отследить:

  • КСК, с которыми рыба рождается
  • Клоны (копии), которые эти клетки создают
  • Типы специализированных клеток крови, которые они производят (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты)

Поскольку генетически рыбки данио-рерио удивительно похожи на людей, инструмент имеет множество применений в гематологии и онкологии.

Все цвета радуги

Команда использовала генетически модифицированную рыбку данио-рерио Zebrabow. В ее геноме находятся множественные копии генов флуоресцентного белка красного, синего и зеленого цветов.

Активируя определенные ферменты, ученые вырезали части этой RGB-конструкции в разных местах и в разном количестве. Это создает около 80 различных цветов в зависимости от пропорций каждого флуоресцентного белка в клетке. Каждый цвет представляет собой отдельный клон КСК.

"Это как телевизор с RGB: красный, синий и зеленый дают весь спектр цветов", — объясняет доктор Леонард Зон, старший автор статьи в Nature Cell Biology.

В отличие от систем отслеживания на основе генетических "штрих-кодов", этот метод не требует разрушения клеток для анализа. Клетки можно изолировать по цвету и изучить генетические факторы их экспансии.

Понимание заболеваний крови, рака и трансплантации костного мозга

Нормальная кроветворная система характеризуется разнообразием клонов КСК. Способность отслеживать развитие разных клонов имеет важные медицинские последствия:

  1. Лейкемия и миелодиспластические синдромы: Считается, что они возникают, когда один клон КСК начинает бесконтрольно размножаться. Новый инструмент позволяет анализировать этот процесс.

    • На основе данных с рыбками данио-рерио ученые оценили, что на момент формирования КСК составляют около 20% всех клеток-предшественников крови. Это отправная точка для изучения клональной экспансии.

  2. Устойчивость к химиотерапии: "Внутри опухоли могут появиться клоны клеток, устойчивые к химиотерапии, и это то, что убивает человека", — говорит Зон. Ключевые вопросы: "Что заставляет клон начать вести себя иначе? Как регулируется клональное разнообразие?"

  3. Трансплантация костного мозга: "Когда вы делаете трансплантацию, приживаются только определенные клоны стволовых клеток", — объясняет Зон. Это критически важно, так как эти несколько клонов формируют всю новую кроветворную систему.

Команда проверила это, облучив рыбок Zebrabow, повредив их кроветворные клетки, и наблюдая за восстановлением системы с помощью цветового кодирования. "Мы увидели, что доминировало меньшее количество клонов. Это говорит о том, что существуют "хорошие" клетки, которые помогают восстановить здоровую кроветворную систему".

Сейчас команда Зона встраивает в рыбок Zebrabow гены, мутировавшие у людей с клональной экспансией и предрасполагающие к лейкемии. Цель — выяснить, как доминантные клоны расширяются и в конечном итоге становятся злокачественными.