Исследование, опубликованное сегодня в Stem Cell Reports, было проведено и профинансировано Институтом исследований рака в Лондоне. Это последнее свидетельство того, что, несмотря на идентичную ДНК, сестринские стволовые клетки могут иметь значительные различия в своих молекулярных характеристиках.Исследование показало, что метилирование ДНК, процесс, который контролирует, какие гены экспрессируются в клетках, играет важную роль в создании негенетических (или «эпигенетических») различий между сестринскими клетками.Таким образом, метилирование ДНК может быть одной из причин основных молекулярных различий между разными раковыми клетками в одной и той же опухоли, а лекарства для уменьшения метилирования могут помочь контролировать вариации и облегчить лечение рака.
В новом исследовании ученые из Института исследований рака (ICR) разработали новую технику микродиссекции для разделения пар сестринских эмбриональных стволовых клеток для анализа одноклеточной РНК [1].Используя свой новый высокотехнологичный метод, исследователи отделили и изолировали стволовые клетки мыши от сестринских пар и измерили поведение ключевых генов, которые, как известно, экспрессируются в этих клетках. Сравнивая, какой из этих генов был активирован или подавлен, они впервые определили уровни сходства между сестринскими клетками на молекулярном уровне.
Они обнаружили, что в нормальных условиях пары сестринских стволовых клеток значительно отличаются друг от друга, показывая почти такое же разнообразие, как две клетки из разных сестринских пар.Затем исследователи изучили клетки, выращенные в присутствии химического коктейля под названием 2i, который возвращает клетки в их наиболее примитивное состояние стволовых клеток, когда они могут создавать идентичные копии самих себя. Они обнаружили, что в клетках снизился уровень двух ферментов, критических для метилирования ДНК, и они продуцировали больше похожих сестринских клеток.Результаты показывают, что метилирование ДНК является основной причиной разнообразия сестринских клеток при их делении.
Доктор Томоюки Савадо, руководитель группы стволовых клеток и хроматина в Институте исследований рака, сказал: «Обычно считается, что деление эмбриональных стволовых клеток является симметричным процессом, но мы обнаружили, что сестринские клетки на самом деле часто сильно отличаются от одного. Другая.«Мы использовали новую технику для разделения парных стволовых клеток в сочетании с анализами, которые измеряют РНК в отдельных клетках.
Наше исследование показало, что сестринские стволовые клетки демонстрируют значительные различия в том, в каком состоянии экспрессируются гены. Эти различия выгодны для нормальных стволовых клеток в их постоянно меняющейся среде. а в раковых клетках те же характеристики могут позволить им уклоняться от лечения. Если мы сможем контролировать такой процесс, как метилирование ДНК, которое создает разнообразие в популяциях клеток, мы могли бы создать более эффективные методы лечения рака ».Профессор Мел Гривз, профессор клеточной биологии в Институте исследований рака, сказал: «То, как стволовые клетки регулируют экспрессию своих генов, имеет решающее значение для многих фундаментальных биологических процессов, таких как эмбриональное развитие, регенерация и обновление крови, кожи и других тканей в организме человека. тела, но особенно к раку.
«Одной из самых больших проблем в лечении рака является преодоление лекарственной устойчивости. Исследования ICR показали, что клетки отдельных опухолей чрезвычайно разнообразны, и это новое исследование указывает на один из способов, которым этого можно добиться.
Им присуща изменчивость популяций раковых клеток. с гибкостью, позволяющей адаптироваться и выживать даже при столкновении с инновационными новыми лекарствами. Если бы мы могли использовать эти новые идеи для ограничения разнообразия раковых клеток, это существенно увеличило бы перспективы эффективного контроля или искоренения рака ».