Биологи выяснили, как эмбриональные клетки способны останавливать развитие и в течение недель или месяцев ждать более благоприятных условий. Обнаруженный генетический «тормоз» объясняет феномен отложенной беременности у млекопитающих и помогает понять, как раковые опухоли могут годами оставаться скрытыми от лечения.
Сотни видов млекопитающих, от грызунов до тюленей, используют стратегию эмбриональной диапаузы. После спаривания, если самка испытывает дефицит пищи или стресс, зародыш на стадии бластоцисты прекращает развитие и не прикрепляется к стенке матки. Он сохраняется в виде шарика из нескольких сотен клеток и может оставаться в таком состоянии продолжительное время, не старея и не разрушаясь. При улучшении условий эмбрион вновь активируется и продолжает нормальное развитие.
Главный вопрос для учёных заключался в том, как стволовые клетки эмбриона одновременно сохраняют плюрипотентность и останавливают деление. В обычной ситуации они должны строго следовать программе роста и специализации, формируя ткани будущих органов. В режиме диапаузы эти процессы временно «замораживаются».
Команда из Университета Рокфеллера провела серию экспериментов с эмбриональными стволовыми клетками мышей. Результаты опубликованы в журнале Genes & Development. Исследователи в лаборатории имитировали стрессовые условия, которые в организме включают режим энергосбережения, воздействуя на клеточный метаболизм химическими средствами и генетическими методами.
В одной серии опытов использовали ингибиторы белка mTOR, регулирующего рост и обмен веществ. Его блокировка создавала для клеток иллюзию сильного дефицита питательных веществ. В другой серии применяли препарат I-BET151, подавляющий работу регуляторных белков и имитирующий нехватку факторов роста. В обоих случаях клетки реагировали одинаково: резко снижали производство белков и расход энергии, но при этом сохраняли способность превращаться в любой тип ткани.
Генетический анализ показал, что при стрессе активируется единый защитный механизм. В обычных условиях на ряде участков ДНК закреплены белки Capicua, которые удерживают выключенными особые «гены-тормоза». При голодании или лекарственном воздействии эти белки отсоединяются. Тогда гены-тормоза включаются и запускают синтез молекул, блокирующих сигнальный путь MAP-киназы, отвечающий за выбор клеткой дальнейшей судьбы и её специализацию.
Когда исследователи искусственно отключали этот тормозной механизм, стволовые клетки теряли уникальные свойства и начинали бесконтрольно дифференцироваться. Это позволило авторам работы сделать вывод, что обнаруженная схема служит ключевым переключателем между активным развитием и режимом ожидания.
По данным исследователей, подобный молекулярный тормоз могут использовать не только эмбрионы, но и клетки взрослого организма, в том числе опухолевые и иммунные. Они способны переходить в «спящий» режим с пониженным обменом веществ, чтобы пережить действие лекарств или дефицит ресурсов, а затем вновь активироваться. Понимание этого механизма, как считают авторы, открывает возможность разрабатывать новые подходы к терапии онкологических заболеваний, направленные на лишение раковых клеток такой защиты, сообщает naked-science.ru.
Читайте также: