Судьба клетки: решение через нерешительность

Строительство человеческого тела с момента оплодотворения — это череда выборов, когда клетки, образовавшиеся в результате деления, должны решить, каким из множества типов клеток им стать. Новое исследование Алис Муси и её коллег показывает, что это решение — не уникальное запрограммированное событие, как считалось ранее, а результат очень динамичного процесса.

Большинство клеток в организме человека — это клетки крови, которые включают множество различных типов, непрерывно производимых в течение жизни. Все эти разные типы клеток имеют одного предка — гемопоэтические стволовые клетки. Раньше считалось, что это особая категория мультипотентных клеток на вершине иерархии, которые следуют детерминированной программе дифференцировки.

Авторы использовали видеозапись с интервальной съёмкой в сочетании с молекулярным анализом отдельных клеток, чтобы изучить процесс шаг за шагом. Они обнаружили, что решение о судьбе — это результат очень динамичного процесса, состоящего из спонтанных флуктуаций и селективной стабилизации альтернативных клеточных состояний.

Весь процесс напоминает обучение методом проб и ошибок: каждая клетка исследует — в своём ритме и независимо от деления — различные молекулярные возможности (т.е. разные включённые или выключенные гены), прежде чем достичь стабильной комбинации активных генов и соответствующей морфологии. Некоторые клетки, по наблюдениям учёных, как будто «колеблются» и многократно меняют морфологию, прежде чем достичь стабильного состояния.

Муси и коллеги приходят к выводу, что мультипотентность — это не особенность конкретной категории клеток, а переходное состояние, которого многие разные клетки могут достигать снова и снова, управляемые сложной сетью динамических молекулярных взаимодействий.

Исследование опубликовано 27 июля в открытом журнале PLOS Biology.