Хотя все клетки в организме несут одни и те же генетические схемы — одну и ту же ДНК, — некоторые из них действуют, например, как клетки крови или кости, а другие — как нервные или кожные клетки. Исследователи уже достаточно хорошо понимают, как работают отдельные клетки.
Но как организм может создавать такое разнообразие клеток из одной и той же генетической матрицы и как ему удается перемещать их туда, где они необходимы в организме, все еще в значительной степени неизвестно.Чтобы узнать больше об этом процессе, Александр Скупин и его команда обработали стволовые клетки крови мышей гормонами роста, а затем внимательно наблюдали, как эти клетки-предшественники ведут себя во время их дифференцировки в белые или красные кровяные тельца. Исследователи заметили, что трансформация клеток происходит не линейно, целенаправленно, а скорее оппортунистически. Каждая клетка-предшественник приспосабливается к потребностям окружающей среды и интегрируется в организм, где необходимы новые клетки. «Таким образом, клетка не берет билет в начале своей дифференциации, а затем движется прямо к месту назначения.
Скорее, она часто выходит, чтобы осмотреться и увидеть, по какой линии лучше всего двигаться», — объясняет Александр Скупин. С помощью этого хитроумного механизма многоклеточный организм может адаптировать рост новых клеток к своим текущим потребностям. "Прежде чем клетки-предшественники дифференцируются раз и навсегда, они сначала теряют свой характер стволовых клеток, а затем как бы проверяют, какая линия клеток в настоящее время востребована.
Только после этого они развиваются в тип клеток, который лучше всего соответствует их характеристикам и который преобладает. в своем окружении », — говорит Александр Скупин.Исследователь сравнивает этот шаг с игрой в рулетку, где различные типы ячеек можно представить как прорези с разными номерами в колесе рулетки, в которые ловится шарик. «Когда клетки теряют свой характер стволовых клеток, их квази бросают в колесо рулетки, где они сначала бесцельно подпрыгивают. Только когда они находят правильную среду, клетки попадают в эту нишу — как шарик рулетки, в который попадает пронумерованный слот — и определенно дифференцируйте ». Таким образом, организм может управлять регенерацией клеток и в то же время предотвращать слишком раннее неправильное направление стволовых клеток. «Даже если ячейка повернет не в ту сторону, она в конечном итоге снова сортируется, если ее характеристики не подходят для той ниши или слота, в который она попала», — говорит Скупин.
Своим исследованием Александр Скупин и его команда впервые показали, что судьба клетки-предшественницы не является четко предопределенной и не следует прямой линии. «Это наблюдение противоречит нынешней доктрине, согласно которой стволовые клетки с самого начала запрограммированы следовать определенной линии», — говорит Александр Скупин. Кроме того, исследователь убежден, что процессы аналогичны для других клеток-предшественников. «В лаборатории мы наблюдали тот же образец дифференцировки в так называемых iPS-клетках или индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, которые могут трансформироваться во множество различных типов клеток».Эти знания могут помочь исследователям повысить эффективность лечения в будущем.
Терапия стволовыми клетками включает введение пациенту стволовых клеток его или ее собственного тела, чтобы заменить другие клетки, которые умерли в результате болезни, такой как болезнь Паркинсона. Хотя этот многообещающий метод лечения интенсивно исследуется на протяжении многих лет, практический успех терапии эндогенными стволовыми клетками пока ограничен.
Это также очень спорно, поскольку часто сопровождается серьезными побочными эффектами, и нельзя исключать, что некоторые клетки могут дегенерировать и привести к раку. «Поскольку теперь мы лучше понимаем, как организм влияет на направление дифференцировки стволовых клеток, мы надеемся, что в будущем мы сможем лучше контролировать этот процесс», — заключает Александр Скупин.