Исследователи стремятся контролировать экспрессию генов, изучая память клеток

Коммуникация между клетками, как теперь полагают, активирует механизм памяти, который поддерживает экспрессию генов. Это открытие основано на работе доктора Грегори Ривза.

Ривз, доцент кафедры химического машиностроения Техасского университета A&M, провел визуализацию живых клеток в рамках своего исследования. Она показывает, как сигнальный путь BMP (Bone Morphogenetic Protein), который клетки используют для создания и транскрипции генов, может меняться со временем.

Сигнальный путь BMP — это путь передачи сигнала, который управляет принятием клеточных решений в различных тканях. Ошибки в этих решениях могут привести к врожденным дефектам и заболеваниям, включая рак.

Ривз и его команда изучают эмбриональные клетки и влияние пути BMP на решение о том, в какой тип клетки превратиться. Их работа поможет исследователям лучше контролировать стволовые клетки, что сделает терапию стволовыми клетками дешевле и надежнее.

В исследовании, опубликованном в Biology Open, Ривз и его команда наблюдали, что после прекращения BMP-сигнала клетки все еще помнят сигнал, который получили 20 минут назад.

«В конечном итоге мы хотим контролировать работу этих стволовых клеток. Стволовые клетки — лишь один пример, но этот подход можно применить к любым клеткам, чтобы указывать им, что делать, и отслеживать их реакцию. Наши данные свидетельствуют, что путь BMP активирует память в клетках», — сказал Ривз.

«Мы измерили транскрипционный ответ гена-мишени BMP и обнаружили, что ген остается активным даже после исчезновения инициировавшего его BMP-сигнала. Как терапевтический подход это очень перспективно, особенно по мере того, как мы лучше понимаем, как работают эти клетки, и можем, с помощью правильных химических веществ и протоколов, дифференцировать клетки во что угодно», — говорит доктор Грегори Ривз.

Лаборатория Ривза показала, что из-за этого уточнения сигнала некоторые клетки подвергаются воздействию BMP-сигнала лишь короткое время. Путь BMP начинается как широкий и слабый сигнал на дорсальной половине эмбриона, а через 20–30 минут уточняется до узкого интенсивного пика в центре дорсальной средней линии.

«Клеточная память — не беспрецедентное явление, но это не норма», — сказал Ривз. — «Обычно предполагается, что если клетка получает сигнал, то после его выключения она его не запомнит».

В конечном счете, Ривз хочет научиться вносить точные коррективы в процесс дифференцировки клеток, если они начинают развиваться в нежелательном для терапии направлении.

«Сейчас мы не очень хорошо умеем контролировать экспрессию генов. С контролируемой экспрессией генов мы могли бы наблюдать за группой стволовых клеток, отслеживать их состояние и вносить коррективы, если они делают не совсем то, что нам нужно», — сказал Ривз.

Более глубокое понимание взаимосвязи между стимуляцией и клеточным ответом значительно повысит надежность, воспроизводимость и эффективность контроля экспрессии генов.

«В конечном итоге мы хотим контролировать работу этих стволовых клеток», — сказал Ривз. — «Стволовые клетки — лишь один пример, но этот подход можно применить к любым клеткам, чтобы указывать им, что делать, и отслеживать их реакцию».