Здоровье или болезнь? Крошечные клеточные пузырьки могут дать ответ

Учёные из Университета Рутгерса обнаружили в круглом черве C. elegans биологические пути, которые проливают свет на то, как крошечные пузырьки, выделяемые клетками, могут оказывать полезное воздействие на здоровье (например, способствовать восстановлению тканей) или играть зловещую роль, перенося сигналы болезней, таких как рак или нейродегенеративные заболевания (например, болезнь Альцгеймера).

В новом исследовании, опубликованном в Current Biology, учёные изолировали и проанализировали эти субмикронные частицы, известные как внеклеточные везикулы (EVs), у взрослых червей C. elegans и идентифицировали 335 генов, которые дают важную информацию о биологии EVs и их связи с болезнями человека.

Они и их коллеги из Принстонского университета, Оксфордского университета и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна установили, что 10% из 335 идентифицированных генов регулируют образование, высвобождение и возможную функцию EVs. Понимание того, как EVs создаются, распространяются и взаимодействуют с другими клетками, может объяснить разницу между EVs, несущими болезнь или здоровье.

«Эти EVs одновременно захватывающие и пугающие, потому что мы не знаем механизмов, которые решают, что упаковывается внутри них. Это как получить письмо по почте и не знать, сообщает ли оно, что вы выиграли в лотерею, или содержит сибирскую язву», — сказала ведущий автор Морин Барр.

На протяжении десятилетий учёные считали, что материал EVs, выделяемый некоторыми клетками человека, — не более чем биологический «мусор». Хотя теперь роль EVs в раке, инфекционных и нейродегенеративных заболеваниях стала понятнее, до сих пор неизвестно, как именно они создаются и почему одни и те же «посылки» могут приводить к разным результатам.

Используя C. elegans (у которых много генов схожи с человеческими), учёные выявили новые пути, которые могут контролировать производство EVs и их молекулярный груз, включая белки, ответственные за поликистоз почек — наиболее распространённое наследственное заболевание у людей. Продукты гена поликистоза почек секретируются в крошечных EVs как у людей, так и у червей, и причина этого неизвестна.

Поскольку EVs обнаруживаются в биологических жидкостях (моча, кровь, спинномозговая жидкость), практически невозможно определить клетку-источник их происхождения. Поэтому о том, как EVs создаются и как высвобождается их молекулярный груз, известно очень мало.

Понимание того, как клетка упаковывает в EVs белки, липиды и нуклеиновые кислоты, может привести к разработке методов лечения, которые, например, предотвратят производство раковыми клетками EVs с грузом, необходимым для роста опухоли.

«Когда мы точно поймем, как они работают, учёные смогут использовать EVs себе на пользу. Это означает, что патологические EVs, вызывающие болезнь, можно будет блокировать, а терапевтические EVs, способствующие заживлению, — сконструировать для доставки полезного груза», — сказала Барр.