Эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны - они способны трансформироваться в любую клетку взрослого организма. Но им требуется много шагов, чтобы стать настоящей соматической рабочей клеткой. Например, чтобы стать сократительной клеткой сердечной мышцы, некой клетке бластоцисты требуется превратиться в эмбриобласт, затем в мезодерму, ассоциироваться с формирующимся сердцем, затем пройти множество стадий, на которых отделятся большинство других клеток и наконец обрести важнейшие признаки, становясь ранним кардиомиоцитом, а на следующем (и последнем) этапе полностью встроиться в структуру органа.
Какие-то клетки, например предшественники сердечной мышцы, исчезают навсегда, потому тот орган и не регенерирует, но большинство не полностью развившихся так и остается, чтобы восстанавливать ткань после повреждения, поскольку они могут делиться, а дифференцированные клетки - нет.
Общепризнанно, что клетка, ступив на тот или иной путь, уже не повернет назад. Для обозначения таких путей используют картину ландшафта Уоддингтона, где будто бы действует гравитация и клетка может скатываться только вниз. Каждая лунка и борозда означает свою линию дифференцировки.
Ясно, что если клетка находится в глубокой долине, ей не перепрыгнуть в другую. Одако именно это и произошло с мышиными клетками в институте кардиологии Gladstone, когда им отключили ген Brm.
Brahma и прыжок через гору
Ген Brm кодирует белок Brahma. Он малоизучен, но теперь открылось его крайне необычное свойство. Предшественники кардиомиоцитов, которым отключили Brm, не бились ритмично, как нормальные клетки, а разбросанно и неподвижно лежали на плоскости, и они не просто погибли - все было куда страннее. Удаление функции Brm не только заблокировало активные гены сердца, но и разбудило гены, необходимые для клеток мозга, и теперь эти клетки по большей части являлись предшественниками нейронов.
Это необычайное происшествие могло вызвать ненормальный временный переход к фазе молодой плюрипотентной клетки, но исследование показало, что никакого перехода не было, и одна клетка буквально превратилась в другую, и это еще с учетом того, что на ландшафте они в совершенно разных местах, ведь нейроны происходят не из мезодермы, а из эктодермы - другой из 3 ранних зародышевых тканей.
«Если удаление Brahma может превратить клетки мезодермы (например, предшественники клеток сердца) в клетки эктодермы (например, предшественники клеток мозга) в чашке, то, возможно, мутации в гене Brm — это то, что дает некоторым раковым клеткам возможность значительно изменить свою генетическую программу»
- говорит один из соучастников исследования.