Картирование замены погибших клеток в кишечнике выявило критический пул стволовых клеток

Новое исследование Дмитрия Булавина из Института молекулярной и клеточной биологии A*STAR прояснило организацию стволовых клеток кишечника, что даёт важные ориентиры для будущих исследований рака.

Ранее команда Булавина идентифицировала популяцию клеток «+4» (обозначающую их положение в эпителии кишечника), которая, по-видимому, содержала кишечные стволовые клетки (ISCs). Было установлено, что активация определённых онкогенов быстро убивает эти клетки через апоптоз — критическую защиту от ракового роста. Мыши с генетической мутацией, усиливавшей апоптотический ответ этих клеток, были защищены от кишечных опухолей. Однако последующие данные другой группы указали на другой пул предполагаемых ISCs, экспрессирующих маркерный ген Lgr5.

«Мы не могли объяснить устойчивый к опухолям фенотип наших мышей в рамках этой новой модели, — говорит Булавин. — Это мотивировало дальнейший анализ различных популяций стволовых клеток в кишечнике».

Его команда применила метод lineage tracing, который позволяет селективно метить флуоресцентным белком клетки, экспрессирующие интересующий маркерный ген. Потомки этих клеток наследуют метку, что позволяет отслеживать происхождение клеточных популяций. Затем исследователи индуцировали апоптоз с помощью радиации или химического воздействия и изучили реакцию разных клеточных популяций, чтобы идентифицировать вероятные ISCs.

Эксперименты показали, что пул клеток +4, идентифицируемых по экспрессии маркерного гена Bmi1, представляет собой истинные ISCs. Эти клетки в норме находятся в состоянии покоя, но спорадически делятся, чтобы заменять клетки кишечника, потерянные в результате естественного износа. Они также могут мобилизоваться для репарации более серьёзных повреждений.

«Массовая гибель клеток — очень мощный фактор стимуляции этих +4 ISCs, — говорит Булавин. — Они выходят из состояния покоя и вступают в пролиферативное состояние после высоких доз облучения».

Ранее идентифицированный пул клеток, экспрессирующих Lgr5, в свою очередь, состоит из клеток-предшественников, которые развиваются в ISCs только при истощении пула Bmi1-позитивных стволовых клеток.

Получив первые представления о том, как неправильная регуляция апоптоза влияет на эти различные клеточные популяции, команда Булавина теперь работает над пониманием их роли в раке. «Мы хотим увидеть, как апоптоз влияет на развитие полипов, когда онкогенные мутации возникают в разных клеточных компартментах в кишечнике мыши», — говорит он.