Стволовые клетки - это неспециализированные клетки, которые могут развиваться в клетки любого типа в организме человека. Однако до сих пор ученые лишь частично понимают, как организм контролирует судьбу этих клеток, и какие факторы решают, будет ли стволовая клетка дифференцироваться, например, в кровь, печень или нервную клетку. Исследователи из Люксембургского центра системной биомедицины (LCSB) из Люксембургского университета определили гениальный механизм, с помощью которого организм регулирует регенерацию красных и белых кровяных клеток из клеток-предшественников.

«Это открытие может помочь нам улучшить терапию стволовыми клетками в будущем», - говорит д-р Александр Скупин, руководитель группы «Integrative Cell Signaling» из LCSB. Команда LCSB опубликовала свои результаты в научном журнале PLOS Biology.

Хотя все клетки в организме несут одни и те же генетические схемы - одну и ту же ДНК - некоторые из них функционируют, например, как клетки крови или кости, в то время как другие существуют как нервные клетки или клетки кожи. Исследователи уже достаточно хорошо понимают, как работают отдельные клетки. Но как организм способен создать такое разнообразие клеток из одного и того же генетического шаблона и как ему удается перемещать их туда, где они необходимы в организме, до сих пор в значительной степени неизвестно.

Чтобы узнать больше об этом процессе, Александр Скупин и его команда обработали стволовые клетки крови мышей с помощью гормонов роста, а затем внимательно наблюдали за тем, как эти клетки-предшественники вели себя во время их дифференцировки в белые или красные кровяные клетки. Исследователи отметили, что трансформация клеток происходит не линейно, целенаправленно, а скорее оппортунистически. Каждая клетка-предшественник адаптируется к потребностям окружающей среды и интегрируется в организм, где необходимы новые клетки. «Таким образом, процесс дифференцировки происходит не так, что клетка берет билет в начале своего пути, а затем идет прямо к месту назначения. Скорее, часто выходит так, что клетка "оглядывается и смотрит", какую линию лучше всего взять», - объясняет Александр Скупин. Благодаря этому разумному механизму многоклеточный организм может адаптировать рост новых клеток к своим текущим потребностям. «Прежде чем дифференцировать клетки-предшественники раз и навсегда, они сначала теряют свой характер стволовых клеток, а затем как бы проверяют, какая клеточная линия в настоящее время востребована. Только тогда они развиваются в тип клеток, который наилучшим образом соответствует их характеристикам и который преобладает в их среде », - говорит Александр Скупин.

Исследователь сравнивает этот шаг с игрой в рулетку, где различные типы клеток можно рассматривать как пронумерованные слоты в колесе рулетки, которые ловят шар. «Когда клетки теряют свой характер стволовых клеток, их почти бросают в колесо рулетки, где они сначала бесцельно катятся. Только когда они находят нужную среду, клетки затем попадают в эту нишу - подобно шару рулетки». Таким образом, организм может регулировать регенерацию клеток и в то же время предотвратить раннее неверное направление стволовых клеток. 

Своим исследованием Александр Скупин и его команда впервые показали, что судьба предшественников явно не предопределена и не следует прямой линии. «Это наблюдение противоречит нынешней доктрине, согласно которой стволовые клетки запрограммированы следовать определенной линии с самого начала», - говорит Александр Скупин. Кроме того, исследователь убежден, что процессы аналогичны для других клеток-предшественников. «В лаборатории мы наблюдали одну и ту же модель дифференцировки в так называемых iPS-клетках, или индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, которые могут трансформироваться во множество различных типов клеток».

Эти знания могут помочь исследователям в дальнейшем повысить эффективность терапии. Терапия стволовыми клетками включает в себя введение пациенту стволовых клеток собственного организма, чтобы заменить другие клетки, которые умерли в результате болезни, такой как болезнь Паркинсона. Хотя этот многообещающий метод лечения интенсивно изучался в течение многих лет, до сих пор в эндогенной терапии стволовыми клетками практический успех был ограничен. Это также весьма противоречиво, так как оно часто сопровождается серьезными побочными эффектами и не исключено, что некоторые клетки могут дегенерировать и приводить к раку. «Поскольку у нас теперь есть лучшее понимание того, как тело влияет на направление, в котором дифференцируются стволовые клетки, мы можем надеяться, что этот процесс будет лучше контролироваться в будущем», - заключает Александр Скупин.

Подробнее: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170315094508.htm