Стволовые клетки запрограммированы на кооперацию на уровне ДНК

Исследователи из Медицинского центра Маунт-Синай предлагают радикальный взгляд на здоровье как на кооперативное состояние клеток, а на болезнь — как на результат их конкуренции за доминирование. Их работа опубликована в Science.

Генетические механизмы сотрудничества

Учёные обнаружили сеть генов, включая мощный супрессор опухолей p53, которые поддерживают кооперативное состояние клеток, подобно "пчелиной матке" в улье. Мутации в этих "генах-надзирателях" приводят к нарушению сотрудничества и развязыванию конкуренции.

"И конкуренция, и кооперация движут эволюцией, и мы запрограммированы на кооперацию вплоть до уровня наших генов", — говорит старший автор исследования Томас П. Цвака.

Понимание генетической основы такого клеточного поведения может объяснить развитие рака, дисфункции иммунной системы и врождённых дефектов. Теоретически, можно будет терапевтически "включать" переключатель кооперации или манипулировать стволовыми клетками для регенеративной медицины.

Древняя сеть генов

Исследователи задались вопросом, как клетки, сотни миллионов лет жившие поодиночке, научились объединяться. Они провели генетический скрининг стволовых клеток, чтобы найти мутанты, ведущие себя "асоциально". Было обнаружено около 100 генов, объединённых в сеть.

Особое внимание уделили трём:

"Мы понимали, что p53 может способствовать кооперации... Но то, что у Top1 и обонятельных рецепторов может быть та же функция, стало неожиданностью. Мы считаем, что эти гены имеют древнюю функцию защиты многоклеточных организмов", — поясняет Цвака.

Конкуренция проявляется в смешанной среде

Эксперименты с "нокаутом" этих генов у эмбрионов мыши показали: мутантные клетки начинают "плохо себя вести" и конкурировать только когда окружены нормальными клетками. Если все клетки одинаковы (все мутантные или все нормальные), они сотрудничают друг с другом.

Исследование предполагает, что кооперация, альтруизм и "обман" запрограммированы в геноме на примитивном уровне. Это может объяснять общие правила сотрудничества у амёб, насекомых, животных и человеческого общества.