Прорыв в понимании механизмов трансформации стволовых клеток

Стволовые клетки крови характеризуются способностью трансформироваться в любые типы клеток крови, включая эритроциты, переносящие кислород, и многие типы лейкоцитов, которые входят в состав иммунной системы и участвуют в борьбе с инфекцией. Каким же образом регулируется их трансформация?

Предварительные исследования, проведенные учеными из Института Вайзманна (Weizmann Institute) и Иерусалимского университета (Hebrew University) с использованием новой разработанной ими методики эпигенетического анализа изменили традиционное понимание механизмов трансформации стволовых клеток крови.

Понимание эпигенетических механизмов (негенетические влияния окружающих факторов) влияния на трансформацию клеток может позволить ученым разобраться в молекулярных причинах развития различных болезней, включая иммунологические патологии, анемию, лейкоз и так далее. Также эти знания подтверждают результаты исследований, свидетельствующих о том, что природные факторы и образ жизни играют более значимую роль в развитии нашего организма, чем предполагалось ранее.

Процесс дифференцировки, в ходе которого стволовые клетки приобретают свойства более специализированных зрелых клеток крови, контролируется каскадом событий, в ходе которого происходит регулируемая и точная активация и дезактивация специфических генов. Информация об этом процессе содержится в ДНК, а именно – в ее коротких регуляторных сегментах.

Обычно эти регуляторные участки скрыты от действия различных факторов специфическими белками, которые называются гистонами. Это позволяет избежать нежелательной активации генов. Таким образом, для доступа к этим участкам ДНК, считывания с них информации и их активации необходимо их раскрытие, которое происходит путем эпигенетических модификаций гистонов.

В статье, опубликованной в журнале Science, врачи Идо Амит (Ido Amit) и Дэвид лара-Астиасо (David Lara-Astiaso) из отделения иммунологии в Институте Вайзманна совместно с профессорами Ниром Фридманом (Nir Friedman) и Ассафом Вейнером (Assaf Weiner) из Израильского университета в Иерусалиме впервые описывают изменения гистонов в процессе кроветворения.

С помощью новой разработанной ими методики эпигенетического анализа, позволяющей точно выделить и проанализировать развитие небольшой группы клеток (не более 500), были выделены определенные последовательности ДНК, а также различные белки, которые регулируют трансформацию стволовых клеток крови.

Результаты исследования оказались феноменальными: не менее 50% этих регуляторных участков образуются и демаскируются в промежуточных стадиях развития клеток. Это значит, что эпигенетические факторы активируются в стадии, в которые, как ранее считалось, судьба клеток уже детерминирована.

"Полученная информация полностью меняет наше представление о процессе трансформации стволовых клеток крови," - говорит Лара-Астиао. – "Это свидетельствует о том, что процесс трансформации более динамичен и изменчив, чем ранее казалось".

Хотя представленное исследование проводилось на стволовых клетках крови мышей, ученые считают, что другие клетки также имеют сходный механизм трансформации.

"Данное исследование заинтересовало многих ученых, занимающихся указанной областью медицины, так как оно подтверждает целесообразность изучения указанных регуляторных факторов у людей", – говорит Вейнер.

Исследование точных регуляторных участков ДНК, контролирующих судьбу стволовых клеток, и понимание механизмов этой регуляции может способствовать дальнейшей разработке диагностических методик, индивидуальных методов лечения, потенциальных препаратов и даже регенеративной медицины, в рамках которой можно будет репрограммировать клетки на полную реализацию их стволового потенциала.

• Как химические реакции истощают питательные вещества в растительных напитках
• Двухразовая инъекция снижает риск ВИЧ на 96%
• Будущее контрацепции: на что надеяться в ближайшие годы
• Контрацепция и религия: как соблюсти баланс?
• Эволюция контрацептивов: от древних методов до современных технологий
• Жажда как индикатор обезвоживания: насколько она точна?
• Учёные объяснили рост тяжёлых инфекций, вызываемых Streptococcus
• Платформа искусственного интеллекта повышает точность диагностики рака легких