Исследование разрешает противоречия о роли гена-супрессора опухолей в плюрипотентных ЭСК
Ген p53 играет ключевую роль в клеточной биологии и, следовательно, в клеточной терапии. Его функция — регулировать клеточный цикл и останавливать образование опухолей, за что он получил прозвище "ген-супрессор опухолей". Однако предыдущие попытки определить, отвечает ли p53 за программируемую клеточную гибель (апоптоз), вызванную повреждением ДНК в плюрипотентных эмбриональных стволовых клетках (ЭСК), давали противоречивые результаты. Первые исследования утверждали, что нет; более поздние — что да.
Новое исследование, опубликованное в Stem Cells, разрешает эти противоречия и окончательно устанавливает, что множественные роли p53 в регуляции клеточного цикла и апоптозе приобретаются в процессе дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток.
Исследование провели Мелвин Л. ДеПамфилис, доктор философии, и его коллеги из Национального института здоровья ребёнка и развития человека (Бетесда, Мэриленд). "Если ЭСК будут использоваться в качестве основы для клеточной терапии, то определение роли p53 в плюрипотентных стволовых клетках крайне важно", — заявил ДеПамфилис. Целью работы было разрешить вопрос, необходим ли p53 для остановки клеточного цикла и/или апоптоза до дифференцировки ЭСК.
Большинство ранних исследований использовали химиотерапевтический препарат Адриамицин/доксорубицин (ADR) для индукции апоптоза. ADR влияет на репликацию ДНК и митоз, что приводит к накоплению двунитевых разрывов ДНК в пролиферирующих клетках. Повреждённая ДНК может активировать p53 для запуска апоптоза и предотвращения дупликации повреждённых хромосом. При повышении уровня p53 стимулируется выработка белка p21, который обеспечивает остановку цикла. Он делает это, связываясь и ингибируя активность комплексов Cdk/циклин, чья задача — выключать клеточный цикл и давать время на репарацию повреждённой ДНК.
В текущем исследовании команда также индуцировала апоптоз, используя 40-кратный диапазон концентраций ADR, а также другие химиотерапевтические препараты (стауроспорин и WX8), все они тестировались в 50-кратном диапазоне плотности посева клеток. Чтобы исключить возможность зависимости выводов от источника или получения p53-/- ЭСК, параллельно характеризовались как дикий тип, так и p53-/- ЭСК, полученные непосредственно из бластоцист мыши, а также ЭСК, в которых гены p53 были удалены in vitro из ЭСК с условным нокаутом гена p53. "ЭСК, изолированные из p53-/- бластоцист, демонстрировали хронический фенотип, тогда как p53-/- ЭСК, созданные in vitro, представляли острый фенотип, который можно было напрямую сравнить с их родительскими ЭСК", — пояснил доктор Сушал К. Джайсвал.
Результаты показали, что независимо от происхождения ЭСК не требовали p53, p21 или PUMA (ещё одного критического белка, участвующего в апоптозе и индуцируемого p53) ни для активации G2-контрольной точки (которая обеспечивает, чтобы клетки не начинали митоз до репарации повреждённой ДНК), ни для быстрого и эффективного прохождения апоптоза. "Влияние концентрации ADR и конфлюэнтности клеток было незначительным, но эффект дифференцировки клеток был драматическим; p53-зависимая регуляция клеточного деления и апоптоза приобреталась во время p53-зависимой дифференцировки клеток", — сказал Джон Дж. О.
Эти результаты привели исследователей к выводу, что работа "недвусмысленно" демонстрирует, что множественные роли p53 в регуляции клеточного цикла и апоптозе впервые приобретаются в процессе дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток.
"Новый отчёт Джайсвала и коллег чрезвычайно важен для примирения противоречивых результатов о роли p53 в области стволовых клеток", — сказала доктор Ян Нольта, главный редактор STEM CELLS. "Авторы теперь определённо показали, что важность p53 в остановке клеточного цикла и инициации апоптоза впервые приобретается во время дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток".