Когда стволовая клетка дифференцируется, она начинает односторонний путь, который приводит к ее специализации и, в конечном итоге, к ее гибели. Например, стволовая клетка груди может стать клеткой просвета, одной из «молочных фабрик» груди. Такие клетки имеют ограниченный срок жизни. Раковые клетки напоминают стволовые клетки не потому, что они могут превращаться в другие типы клеток, а потому, что с точки зрения развития они, кажется, идут в противоположном направлении: они начинают проходить через несколько слоев знаков остановки и баррикад и просто продолжают размножаться.
Доцент Камила душ Сантуш из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) изучает стволовые клетки груди, чтобы понять, какие изменения происходят, когда нормальные клетки груди становятся злокачественными. Сегодня группа под руководством душ Сантуш в сотрудничестве с профессором Грегори Хэнноном из онкологических исследований Великобритании Кембриджского института и доцентом Уильямом Померанцем из Университета Миннесоты определила белок, который, как они показывают, должен присутствовать, чтобы стволовые клетки молочной железы могли выполнять свои обычные функции.
Когда исследователи генетически удалили или химически ингибировали белок, названный BPTF, стволовые клетки больше не могли поддерживать свое «обновляющееся» состояние и начали принимать характер специализированных клеток груди, а затем вскоре умерли.«Это было очень захватывающе для нас, — говорит душ Сантуш, — потому что это именно то, что мы хотели побудить клетки рака груди делать. Мы хотим лишить их свойств, подобных стволовым клеткам, — особенно их способности к неограниченному размножению.
Мы проверка идеи о том, что препарат, ингибирующий BPTF, может иметь тот же эффект на раковые клетки, что и на стволовые клетки — он может вызвать их дифференцировку и затем смерть ».Изучая, как нормальные клетки превращаются в раковые, душ Сантуш и другие исследователи рака обращают пристальное внимание на экспрессию генов. Каждая клетка груди, включая стволовые, содержит полный геном человека. Один из способов подумать о том, что отличает клетку груди от клетки сердца, заключается в том, что каждый тип клеток экспрессирует разные подмножества генов.
То же верно и для каждого органа. В груди протоки, предназначенные для переноса молока во время и после беременности, состоят из двух высокоспециализированных типов клеток и ниши стволовых клеток, дающей начало обоим типам.
Каждый из этих разных типов клеток экспрессирует разные группы генов в разное время на протяжении жизни человека.Полая «трубка», образующая молочный проток, построена из клеток просвета; они окружены тонким слоем клеток, называемых миоэпителиальными клетками.
Рецепторы на поверхности миоэпителиальных клеток предназначены для взаимодействия с гормоном окситоцином, выделяемым во время лактации. Это взаимодействие заставляет миоэпителиальные клетки — на внешнем слое протоковой структуры — сокращаться, сдавливая клетки просвета внутри. Эти клетки просвета — фабрики грудного молока.
Эпигенетическая роль BPTF в раскрытии и сокрытии геновBPTF, идентифицированный Дос Сантосом и его коллегами как необходимый для поддержания стволовых клеток молочной железы, представляет собой белок с очень специализированной функцией.
Это то, что биологи называют фактором ремоделирования хроматина. Хроматин — это упаковка, которая позволяет сжать шесть линейных футов ДНК в каждой из наших клеток внутри микроскопического ядра.С таким большим количеством ДНК, помещенным в такое маленькое пространство, логично предположить, что экспрессия гена в «середине» пучка может потребовать ослабления упаковочного материала, чтобы подвергнуть этот сегмент ДНК механизму, копирующему его в молекулу РНК.
Это копирование — первый шаг в использовании «светокопии» гена для производства необходимого белка. Химические модификации хроматина — и, более конкретно, гистоновых белков, которые обеспечивают «катушки», вокруг которых намотана ДНК, — называются эпигенетическими модификациями.«Стало очень ясно, что раскрытие или сжатие хроматина, чтобы обнажить или скрыть гены в наших хромосомах, играет роль в прогрессировании рака», — говорит душ Сантуш. «Например, раскрытие гена в определенный момент может помочь раковой клетке обойти« стоп-сигнал »на пути роста».
Опубликованное сегодня исследование показывает, что BPTF является частью регуляторной системы, которая открывает хроматин и изменяет экспрессию генов, особенно в стволовых клетках молочной железы. Это открытие хроматина имеет решающее значение для способности стволовых клеток оставаться «бессмертными» — давать начало дочерним стволовым клеткам, которые также помогают поддерживать ткань, такую как грудь, и засеивать ее в разное время. жизни со специализированными клетками. Например, в период полового созревания, когда грудь развивается, или во время беременности, когда грудь готовится производить молоко.
«Теперь мы знаем, что стволовые клетки молочной железы сильно зависят от BPTF. Следующая задача — изучить, можем ли мы использовать эту зависимость для нацеливания программ, подобных стволовым клеткам, в клетках рака груди», — говорит душ Сантуш.