С возрастом стволовые клетки костного мозга естественным образом накапливают мутации. Это приводит к появлению клонов — групп клеток крови с несколько иной генетической структурой. Иногда определённые клоны могут приводить к развитию рака крови, например, лейкемии. Однако у регулярных доноров крови риск развития подобных заболеваний может быть ниже. Когда люди сдают кровь, стволовые клетки костного мозга производят новые клетки крови, чтобы восполнить потерю, и этот стресс стимулирует отбор определённых клонов. Рассказываем подробнее о новом открытии и том, что оно значит для науки.
Предыстория
Весной 2025 года в журнале Blood группа учёных из института имени Фрэнсиса Крика совместно с учёными Немецкого центра донорства крови (DKFZ) и Центра донорства Красного Креста в Германии опубликовала результаты уникального исследования.
В рамках этого исследования специалисты проанализировали образцы крови двух групп доноров:
- регулярных доноров, которые сдавали кровь в общей сложности более 120 раз на протяжении 40 лет;
- нерегулярных доноров, которые сдавали кровь непостоянно — менее 5 раз за всю жизнь.
Образцы крови в обеих группах (в каждой было по 200 добровольцев) показали схожий уровень разнообразия клональных клеток, но состав их популяций оказался разным.
Обе группы образцов содержали клональные клетки с изменениями в гене DNMT3A — как правило, именно он мутирует у людей и вызывает лейкемию. При этом у первой группы доноров, которые сдавали кровь регулярно, этот ген в предлейкозных областях не мутировал.
Изображение клетки крови под электронным микроскопом. Автор: Гектор Уэрга Энкабо. Источник: институт Фрэнсиса Крика
Эксперименты над геном DNMT3A
Чтобы лучше понять процесс мутации, исследователи из института Крика намеренно изменили ген DNMT3A в стволовых клетках человека в лабораторных условиях.
Для справки: ген DNMT3A отвечает за установление новых метильных клеток на ДНК — группы CH₃. Эти группы регулируют, какие гены использовать, а какие нет, и с какой интенсивностью. Поэтому метилирование играет важную роль в организме. Например, метильные клетки участвуют в производстве дофамина и серотонина, в детоксикации, а также в защите от рака (в особенности, от лейкоза). Если работа метильных клеток нарушена, человек может страдать от депрессии и других болезней.
Отредактированные стволовые клетки выращивали в двух средах: одна содержала эритропоэтин — гормон, который стимулирует выработку эритроцитов. Объём выработки таких гормонов увеличивается после каждой сдачи крови. Другая среда содержала воспалительные вещества для репликации (то есть удвоения, распространения) инфекции.
Клетки с мутациями, которые встречаются у регулярных доноров, реагировали и росли в среде, содержащей эритропоэтин, и не росли в воспалительной среде. Противоположная картина наблюдалась в клетках с предлейкозными мутациями.
Эксперимент выявил закономерность: мутации гена DNMT3A, наблюдаемые у регулярных доноров, связаны с физиологической кровопотерей — со сдачей крови.
Наконец, команда пересадила стволовые клетки человека, несущие оба типа мутаций, мышам. У некоторых из этих мышей брали кровь, а затем вводили им эритропоэтин, имитируя стресс, связанный с донорством крови. Мутировавшие клетки регулярных доноров нормально росли в контрольных условиях, стимулировали выработку эритроцитов в условиях стресса и не становились при этом раковыми. В противоположность этому, клетки с предлейкозными мутациями приводили к выраженному увеличению количества лейкоцитов как в контрольных, так и в стрессовых условиях.
Выводы
Таким образом, исследователи (с некоторыми оговорками) полагают, что регулярное донорство крови — это один из видов деятельности, который способствует отбору полезных мутаций. Такие изменения позволяют клеткам хорошо реагировать на кровопотерю и при этом не способствует отбору клеток с предлейкозными изменениями, связанными с раком крови.
«Размер нашей выборки довольно скромен, поэтому мы не можем с уверенностью сказать, что донорство крови снижает частоту предлейкозных мутаций. Чтобы подтвердить это, нужно привлечь к исследованию гораздо большее количество добровольцев. Но мы можем предположить, что регулярные доноры с большей вероятностью будут здоровы, поскольку они тщательнее следят за своим здоровьем, чтобы иметь возможность продолжать сдавать кровь, и это также отражается на клонах их клеток крови. Но то, что этот эксперимент дал нам понимание о существовании различных популяций мутаций и их последствий для здоровья, очень важное открытие», — Доминик Бонне, руководитель группы Лаборатории гемопоэтических стволовых клеток в Центре Крика и ведущий автор исследования.
Однако уже сейчас можно отметить, что понимание различий в мутациях, накапливающихся в стволовых клетках крови с возрастом, важно для понимания того, как и почему развивается рак крови, и, возможно, для того, чтобы начать лечение до появления клинических симптомов.
Автор Анна Ширбанова