В кишечнике обнаружен резерв стволовых клеток, устойчивых к химиотерапии

Кишечник обладает высокой скоростью клеточного обновления из-за износа, вызванного его функцией по расщеплению и поглощению питательных веществ и выведению отходов. Вся клеточная стенка обновляется примерно раз в неделю. Это объясняет, почему в кишечнике находится большое количество активно делящихся стволовых клеток, производящих новые популяции клеток различных типов, присутствующих в этом органе.

Исследователи из Института биомедицинских исследований (IRB Barcelona) под руководством профессора ICREA Эдуарда Батлье, главы лаборатории колоректального рака, обнаружили новую группу кишечных стволовых клеток с характеристиками, сильно отличающимися от уже известных в этом органе многочисленных и активных стволовых клеток. Проведенное в сотрудничестве с Национальным центром геномного анализа (CNAG-CRG) исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell. Эти новые клетки являются покоящимися (квайесцентными), то есть они не пролиферируют и, по-видимому, находятся в состоянии покоя.

Исследователи описывают их как резервуар стволовых клеток — по оценкам, на каждые 10 активных кишечных стволовых клеток приходится одна покоящаяся. В здоровых условиях эти клетки не имеют очевидной значимой функции. Однако они важны в стрессовых ситуациях, например, после химиотерапии, при воспалительных процессах и инфекциях тканей — то есть в условиях, когда популяция «нормальных/активных» стволовых клеток истощена. Эти покоящиеся клетки служат для регенерации органа, давая начало различным типам клеток кишечника, обновляя популяцию «нормальных/активных» стволовых клеток и восстанавливая баланс в ткани.

Эдуард Батлье объясняет, что открытие покоящихся стволовых клеток в кишечнике показывает, что биология стволовых клеток сложнее, чем считалось ранее, и не следует иерархической модели организации. «В иерархии клеток кишечника нет клеток, стоящих выше других, поэтому две популяции находятся в постоянном балансе для обеспечения правильной функции органа».

Большинство противораковых препаратов оказывают побочное действие на делящиеся клетки в наших тканях. «Поскольку покоящиеся стволовые клетки делятся редко, они устойчивы ко многим типам химиотерапии и регенерируют ткань, поврежденную этим лечением», — поясняет Эдуард Батлье.

Покоящиеся клетки присутствуют во многих типах тканей. Однако, несмотря на их важность для регенерации тканей, появляется все больше доказательств их вовлеченности в развитие опухолей. «Изучать эти клетки сложно, в основном из-за их малочисленности и технических ограничений в отслеживании, окрашивании и отличии от других», — объясняет Франсиско Баррига, первый автор исследования.

С помощью передовых методов, таких как генетическое отслеживание клеточных линий и транскриптомный анализ отдельных клеток, проведенный CNAG-CRG и отделом биоинформатики и биостатистики IRB Barcelona, группа определила отличную генетическую программу, которую используют покоящиеся стволовые клетки по сравнению с обычными кишечными. Эта работа велась в течение шести лет.

Исследователи пометили эту популяцию клеток специфическим маркером — белком Mex3a, что позволило отслеживать ее во времени. «Мы намерены продолжать изучать покоящиеся стволовые клетки в здоровье и болезни и открывать функции генов, которые отличают их в толстой кишке и других органах», — говорит Батлье.