Активные и пассивные стволовые клетки
В обзоре Coexistence of Quiescent and Active Adult Stem Cells in Mammals, опубликованном в январском номере журнала Science, профессор Института медицинских исследований Стоверсов в Канзас-Сити Линьхэн Ли (Linheng Li) в соавторстве с директором Института Хубрехта (Голландия) Хансом Клеверсом (Hans Clevers) предложил новую модель регуляции состояния взрослых стволовых клеток млекопитающих, которая объясняет, каким образом сосуществование двух различных состояний стволовых клеток обеспечивает их сохранность и одновременно – быструю регенерацию тканей.
В последнее время изучение стволовых клеток пользуется огромной популярностью (и хорошо финансируется, в частности, в США), поскольку стволовые клетки обладают мощным терапевтическим потенциалом.
В отличие от эмбриональных стволовых клеток, которые могут дифференцироваться в абсолютно любые клетки, взрослые стволовые клетки, присутствующие в уже сформировавшихся тканях взрослого организма, способны превратиться только в клетки ограниченного числа типов. При определенных условиях взрослые стволовые клетки, одной ткани могут дифференцироваться в клетки другой ткани.
Взрослые стволовые клетки необходимы для физиологической регенерации – замещения отслуживших свой срок специализированных клеток, а также для восстановления поврежденных (например, в результате травмы) тканей. Согласно современным представлениям, взрослые стволовые клетки, находящиеся в фазе покоя (не делящиеся), локализуются в определенных участках тканей, так называемых нишах.
Недавно группа ученых под руководством Ли и другие исследователи показали, что примитивные стволовые клетки крови (гемопоэтические клетки) можно разделить на две субпопуляции: покоящиеся (сохраняемые) и активные (первичные) стволовые клети. Сосуществование покоящейся и активной субпопуляций стволовых клеток также было обнаружено в нескольких других тканях, включая волосяные фолликулы, ткани кишечника, костный мозг и нервную систему. Обе субпопуляции существуют в смежных, но различных микроокружениях – «зонах» одной ткани. Активные стволовые клетки представляют собой «первичные» субпопуляции в том смысле, что именно они обеспечивают формирование соответствующей ткани, а субпопуляция покоящихся подобна резервной копии на случай утраты активно используемого ресурса: они могут «пробудиться» в случае потери активных стволовых клеток или при разрушении ткани.
Предложенная модель позволяет объяснить, каким образом обеспечивается сохранение резерва стволовых клеток и одновременно быстрая регенерация тканей. Очевидным преимуществом сохранения локализованных субпопуляций стволовых клеток является увеличение срока их существования в крупных и долгоживущих организмах.
У сосуществования двух субпопуляций стволовых клеток есть и другое преимущество: в быстро регенерирующих тканях млекопитающих существенно снижается риск возникновения мутаций, приводящих к развитию рака, поскольку имеется резерв неповрежденных стволовых клеток, находящихся в стадии покоя.
Ли предположил, что рак может развиваться по аналогичному механизму, при котором поддерживаются активная и покоящаяся субпопуляции раковых стволовых клеток, одна из которых обеспечивает быстрый рост опухоли (за счет активных стволовых клеток), а другая - сохраняет очаг зарождения опухоли в виде покоящихся стволовых клеток. Такая модель может объяснить причины лекарственной устойчивости в терапии онкологических заболеваний.
Если гипотеза Ли будет экспериментально подтверждена, возникнет следующий важный вопрос: каким образом можно будет уничтожить раковые стволовые клетки, находящиеся в фазе покоя?
В ближайшем будущем Ли планирует проверить свою модель применительно к онкологическим заболеваниям в попытке найти способ активации покоящихся раковых стволовых клеток и дальнейшего их изучения.
Дарья Червякова
Портал «Вечная молодость» по материалам Stowers Institute: Linheng Li Proposes Novel Theory for Mammalian Stem Cell Regulation
04.02.2010