Что помогает стволовым клеткам оставаться недифференцированными?

  • 25 декабря, 2017
    0 Comments

    Исследование, опубликованное в онлайн-журнале eLife, освещает биологию стволовых клеток и предлагает новую молекулярную мишень для контроля над ними. Стволовые клетки обладают регенеративными свойствами, способными революционизировать медицину, но этот потенциал еще далек от реализации, потому что слишком мало известно о том, как эти клетки работают. 

    «Подобные исследования помогают объяснить биологию быстро делящихся клеток и могут помочь в разработке будущих методов лечения, например, терапии стволовыми клетками или лечении рака», - сказал старший автор исследования Жан Кук (Jean Cook), доктор философии, профессор биохимии и биофизики при UNC и член комплексного онкологического центра UNC Lineberger.

    В исследовании основное внимание было уделено кластеру белков, называемому minichromosome maintenance (MCM) complex, который, как известно, является решающим фактором в делении клеток. Клетка готовится к процессу деления частично путем встраивания MCM-комплексов в хромосомы. Эти комплексы необходимы для правильного раскручивания хромосомной ДНК во время деления клеток. «Если встраивание MCM не будет успешно завершено до деления клеток, возможен риск серьезных мутаций ДНК и гибели дочерних клеток», - сказал первый автор исследования Джейкоб Мэтсон.

    Несмотря на важность встраивания MCM, разные типы клеток в период подготовки к делению ведут себя не аналогичным образом. Стволовые клетки, например, проходят эту подготовительную фазу, известную как фаза G1 клеточного цикла, - за небольшую часть времени, затрачиваемого более зрелыми, «дифференцированными» клетками, такими как, скажем, клетки кожи или мышечные клетки. Как стволовым клеткам удается быстро перейти через фазу G1, не рискуя неполным встраиванием MCM, было загадкой.

    Одна из возможностей заключается в том, что стволовые клетки каким-то образом поддерживают более высокие скорости встраивания MCM, так что они могут выполнить необходимую загрузку в более короткое время. Чтобы это выяснить, исследователи использовали чувствительный анализ, который они разработали для измерения скорости загрузки MCM. Они обнаружили, что стволовые клетки действительно встраивают комплексы MCM намного быстрее, чем зрелые, дифференцированные клетки. На самом деле, химическое принуждение стволовых клеток дифференцироваться в более зрелые клетки заметно замедляло скорость загрузки МГМ созревающих клеток. Сочетание встраивания MCM и дифференцировки клеток работало и в другом направлении. Результаты показывают, что скорость встраивания MCM является важным фактором в развитии клеток. 

    Выводы также намекают на то, что индуцирование быстрой загрузки MCM в зрелые клетки может помочь вернуть их обратно в стволовые клетки. «Перепрограммирование» обычных клеток в стволовые, известные как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, теперь проводится регулярно в лабораториях по всему миру и рассматривается как потенциальный будущий источник стволовых клеток для лечения. Но стандартные методы, используемые для этого перепрограммирования, не так эффективны, как хотелось бы исследователям. «Понятно, что искусственное ускорение загрузки MCM сделает этот процесс перепрограммирования более эффективным», - сказал Кук. Теперь она и ее коллеги пытаются лучше понять биологические механизмы, с помощью которых клетки изменяют скорость встраивания MCM.

    Исследователи UNC также сейчас изучают роль встраивания MCM при раковых заболеваниях. Например, некоторые раковые клетки сильно подвержены ошибкам ДНК при делении. Кук и его коллеги подозревают, что в некоторых случаях эта «геномная нестабильность» возникает из-за неспособности клеток повысить скорость загрузки МСК, поскольку деление клеток ускоряется.

    Подробнее: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171213161113.htm

  • Экспертная колонка

    27 марта 2017

    Термин «стволовые клетки» придумал русский ученый А.А. Максимов еще в начале прошлого века, исследуя процесс кроветворения, затем А.Я. Фриденштейн доказал наличие других, не только кроветворных стволовых клеток. С тех пор мировая наука существенно продвинулась в изучении этого вопроса.

    Сегодня известно, что стволовые клетки являются основой самоподдержания и обновления организма человека. Установлено, что они входят в состав не только костного мозга, но и соматических и висцеральных тканей нашего организма. С различной степенью регулярности эти клетки обновляются, тем самым поддерживая здоровье человека на должном уровне.

    Некоторые клетки организма обновляются раз в две недели, а другие – раз в год, третьи – не обновляются совсем (например, нейроны), однако возраст и болезни уменьшают их количество. Таким образом, резерв стволовых клеток, «перезагружающих» и «ремонтирующих» наш организм истощается. Стало очевидно, что нужно повышать их потенциал, для чего можно, например, изымать стволовые клетки из организма, приумножать их в сотни, тысячи раз и вводить обратно. Кроме того, ученые с помощью стволовых клеток научились выращивать ткани и некоторые органы.

    Однако академик считает, что это не решит проблемы, потому что благодаря развитию медицины продолжительность жизни человека растет с каждым годом. Это может приводить к тому, что будет появляться все больше пациентов, которые будут нуждаться в органах для трансплантации: сердце, почках, печени, легких.

    Решение проблемы и логичное развитие регенеративной медицины он видит не в том, чтобы искусственно вырастить орган и подсадить его человеку (своего рода «паллиативное решение проблемы»), но научиться контролировать обновление клеток и программировать эту регенерацию внутри человеческого организма.

  • Видео недели

    Ученые из клиники Майо решили изучить влияние микрогравитации на рост и биологические свойства стволовых клеток, для чего в ближайшее время будет подготовлен эксперимент по культивирования стволовых клеток человека на МКС. Спицалисты считают, что микрогравитация и невесомость могут не просто менять регенеративный потенциал стволовых клеток, но и стать новым способом более эффективного культивирования и найти свое применение в тканевой инженерии.

  • Twitter лента