Раскрыт секрет бессмертия кроветворных клеток
Содержащиеся в красном костном мозге кроветворные, или гемопоэтические, стволовые клетки находятся на вершине сложной клеточной иерархии. Эти клетки активно делятся и дают начало всем типам клеток крови: эритроцитам, лейкоцитам и тромбоцитам. Для обеспечения постоянного обновления клеточного состава крови костный мозг должен каждую секунду производить около миллиона этих «дочерних» клеток.
В течение многих лет специалистов волновал вопрос: что обеспечивает способность гемопоэтических стволовых клеток сохранять способность к активному делению и дифференцировке в течение десятилетий, тогда как дифференцированные клетки крови живут всего несколько недель или месяцев. Недавно исследователям из университета Пенсильвании, работающим под руководством профессора Денниса Дишера (Dennis Discher), удалось расшифровать один из механизмов, лежащих в основе этой уникальной способности.
Общепринятая теория объясняет это «почти бессмертие» способностью к ассиметричному делению, при котором одна из дочерних клеток сохраняет все качества материнской стволовой клетки. Однако обеспечивающий эту способность механизм до сих пор оставался загадкой. В поисках ее разгадки исследователи проанализировали все гены, экспрессируемые гемопоэтическими стволовыми клетками и их наиболее активно делящимися потомками. Они предположили, что ключевым фактором ассиметричного деления могут быть белки, локализующиеся только с одной стороны делящейся клетки.
Проведенные эксперименты выявили разные профили экспрессии белка миозина II, существующего в двух разных формах: А и В. Миозин II обеспечивает сократимость мышечных клеток, а в несокращающихся клетках он участвует в процессе разрезания и соединения клеточной стенки при делении клетки надвое.
Оказалось, что гемопоэтические стволовые клетки содержат две формы миозина II, тогда как зрелые эритроциты и лейкоциты – только форму А. На основании этого авторы предположили, что именно миозин IIВ является ключевым фактором изучаемого механизма.
Для получения подтверждения гипотезы они пометили основные белки делящихся стволовых клеток разными красителями и поместили их под микроскоп. Последующее наблюдение подтвердило, что миозин IIВ перемещается в одну половину делящейся клетки, которая после деления формирует новую стволовую клетку.
Делящаяся кроветворная стволовая клетка. Миозин IIB (помечен зелёным)
сконцентрирован в той части, которая останется стволовой.
При введении мышам человеческих гемопоэтических стволовых клеток, в которых с помощью генетических методов была блокирована продукция миозина IIВ, ученые продемонстрировали, что, несмотря на непрекращающееся деление стволовых клеток и их ранних потомков в костном мозге, количество зрелых клеток в крови животных прогрессивно снижалось.
В то же время, блокирование продукции обеих форм миозина II с помощью фармакологического препарата увеличивало количество «покоящихся» стволовых клеток в костном мозге животных.
Исследователи считают, что полученные данные могут лечь в основу методов восстановления гемопоэтических стволовых клеток после химиотерапии или даже для «выращивания» препаратов крови в лабораторных условиях.
Более того, доступные в настоящее время препараты, блокирующие продукцию миозина IIВ, можно использовать для обогащения трансплантатов костного мозга гемопоэтическими стволовыми клетками за счет их симметричного деления.
Статья Jae-Won Shin et al. Contractile Forces Sustain and Polarize Hematopoiesis from Stem and Progenitor Cells опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Pennsylvania:
Researchers at Penn Uncover Mechanism Behind Blood Stem Cells’ Longevity.
28.11.2013