Исследователи давно задаются вопросом, что позволяет этим стволовым клеткам сохраняться десятилетиями, когда их потомство живет несколько дней, недель или месяцев, прежде чем их нужно будет заменить. Исследование, проведенное в Пенсильванском университете, выявило один из механизмов, позволяющих этим стволовым клеткам делиться бесконечно.
Исследователи обнаружили, что форма моторного белка, которая позволяет мышцам сокращаться, помогает этим клеткам асимметрично делиться, так что одна часть остается стволовой клеткой, а другая становится дочерней клеткой. Их результаты могут дать новое понимание рака крови, такого как лейкемия, и в конечном итоге привести к способам выращивания клеток крови, пригодных для переливания, в лаборатории.Исследование было проведено Деннисом Дишером, профессором кафедры химической и биомолекулярной инженерии Школы инженерии и прикладных наук, и членами его лаборатории: ведущим автором Джэ-Вон Шином, Амноном Буксбоймом, Кайлом Р. Спинлером, Джо Свифтом, Дэйв П. Дингал, Ирена Л. Ивановска и Флориан Рефельдт.
Сотрудничали с исследователями Университета? де Страсбург, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Калифорнийский университет в Сан-Франциско.Он был опубликован в журнале Cell Stem Cell.«Ваши клетки крови постоянно изнашиваются и заменяются», — сказал Дишер. «Мы хотим понять, как стволовые клетки, ответственные за создание этих клеток, могут сохраняться десятилетиями, не истощаясь».
Постоянной теорией, объясняющей почти бессмертие этих клеток, является асимметричное деление, хотя клеточный механизм, который делает возможным такое деление, был неизвестен. Стремясь определить силы, ответственные за это явление, исследователи проанализировали все гены, экспрессируемые в стволовых клетках и их более быстро делящихся потомках.
Исследователи полагают, что белки, которые идут только на одну сторону делящейся клетки, могут играть роль в разделении других ключевых факторов, ответственных за сохранение одной стороны стволовой клетки.Они увидели разные паттерны экспрессии моторного белка миозина II, который имеет две формы, A и B. Миозин II — это белок, который позволяет мышцам тела сокращаться, но в немышечных клетках он также используется при делении клеток, где он помогает расщеплять и закрывают клеточные стенки, когда клетка распадается.«Мы обнаружили, что стволовые клетки содержат оба типа миозина, — сказал Шин, — тогда как конечные красные и белые кровяные тельца имели только форму А. Мы пришли к выводу, что форма В была ключом к асимметричному расщеплению стволовых клеток, что сохранил B-форму только в стволовой клетке ».
Выбрав эти миозины в качестве главного кандидата, исследователи пометили ключевые белки делящихся стволовых клеток разными цветами и поместили их под микроскоп.«Мы могли видеть, что миозин IIB переходит к одной стороне делящейся клетки, что заставляет ее расщепляться по-другому», — сказал Дишер. «Это похоже на перетягивание каната, и сторона с буквой B тянет сильнее и остается стволовой клеткой».Затем исследователи провели тесты in vivo на мышах, которым в костный мозг были введены человеческие стволовые клетки.
Генетически подавляя выработку миозина IIB, исследователи увидели, как стволовые клетки и их раннее потомство пролиферируют, в то время как количество нижележащих клеток крови падает.«Поскольку стволовые клетки не могли делиться асимметрично, они просто продолжали производить больше самих себя в костном мозге за счет дифференцированных клеток», — сказал Дишер.Исследователи также использовали препарат, который временно блокировал формы миозина II A и B, обнаружив, что он увеличивает распространенность неделящихся стволовых клеток, блокируя более быстрое деление потомства.
Исследователи полагают, что эти результаты могут в конечном итоге привести к способности восстанавливать стволовые клетки крови после химиотерапевтического лечения рака крови или даже для выращивания продуктов крови в лаборатории. Обнаружение лекарства, которое может временно отключать только B-форму миозина, оставив только A-форму, позволило бы стволовым клеткам симметрично делиться и производить больше самих себя, не препятствуя их потомству делиться.
«Тем не менее, доступное в настоящее время лекарство, которое блокирует как формы A, так и формы миозина II, может быть полезно в клинике, — сказал Шин, — потому что культуры донорского костного мозга теперь могут быть легко обогащены стволовыми клетками крови, и это клетки представляет интерес для трансплантатов. Понимание сил, которые стволовые клетки используют для деления, может, таким образом, использоваться для лучшего контроля над этими важными клетками ».
