Некоторые стволовые клетки мышей делятся неожиданным образом
Используя новые генетические инструменты, исследователи из Корнеллского университета обнаружили, что некоторые стволовые клетки у мышей ведут себя кардинально иначе, чем у плодовых мушек (Drosophila), на которых проводилась большая часть пионерских работ по стволовым клеткам. По словам учёных, эти выводы могут иметь важное значение для понимания того, как могут зарождаться некоторые виды рака.
Существующие данные по плодовым мушкам показывают, что нормальные взрослые стволовые клетки генерируют две дочерние клетки с разной судьбой: одна становится новой стволовой клеткой, а другая — дифференцированной клеткой с фиксированным числом оставшихся делений. Это называется «асимметричным решением о судьбе», поскольку дочерние клетки не имеют идентичной судьбы.
Новое исследование, опубликованное онлайн 6 августа в журнале Cell Stem Cell, указывает, что делящиеся стволовые клетки волосяного фолликула у взрослых мышей, напротив, могут претерпевать симметричные судьбы — обе дочерние клетки могут стать либо стволовыми клетками, либо дифференцированными клетками.
Исследование является одним из первых, напрямую рассматривающих, как делящиеся стволовые клетки выбирают свою судьбу в неповреждённых тканях мышей. Выводы подразумевают, что некоторые ранее принятые предположения о поведении стволовых клеток у млекопитающих могут быть неприменимы к стволовым клеткам во всех системах органов.
«Значительная часть нашего понимания того, как функционируют стволовые клетки, основана на работах, выполненных на Drosophila, где стволовые клетки делятся асимметрично, — сказала Тудорица Тумбар, профессор молекулярной биологии и генетики, ведущий автор исследования. — Используя новые генетические инструменты, которые позволяют нам отслеживать судьбу единичных стволовых клеток волосяного фолликула на протяжении жизни более высокоорганизованного организма — мыши — мы обнаружили, что на самом деле большинство, если не все решения о судьбе в этой модели мыши, являются симметричными».
Тумбар не стала утверждать, что другие стволовые клетки мышей и человека принимают симметричные решения о судьбе. Вместо этого она подчеркнула, что исследование волосяного фолликула показывает, что предыдущие предположения в этой области не всегда верны, и важно изучать стволовые клетки в их естественном контексте в каждом конкретном случае.
Исследователи обнаружили симметричные решения о судьбе с помощью техники генетического маркирования единичных стволовых клеток в волосяных фолликулах мышей. Тумбар и её коллеги могли отслеживать всё потомство меченых клеток, поскольку методика заставляла их становиться синими в экспериментальных условиях.
Тумбар удалось избежать необходимости трансплантации стволовых клеток, которая может вызывать повреждение тканей, влияющее на поведение клеток. «Я хотела изучить стволовые клетки у млекопитающих в отсутствие повреждений или стресса, — сказала Тумбар. — В конечном счёте мы надеемся понять, как генетические нарушения нормального поведения стволовых клеток могут привести к болезни».
В соответствии с ранее полученными данными по стволовым клеткам в других модельных системах, Тумбар также обнаружила, что стволовые клетки волосяного фолликула делятся редко. В норме клетки в нашем организме делятся фиксированное число раз. Раковые опухоли возникают, когда клетки делятся бесконечно, даже получив сигнал остановиться. Стволовые клетки также могут делиться неограниченно долго, но делают это контролируемым образом. Считается, что потеря этого контроля в некоторых случаях приводит к раку.
Теперь, когда у Тумбар есть общая картина того, «как дочерние клетки выбирают свою судьбу», она надеется определить, как эта судьба выбирается на молекулярном уровне.