Скорость клеточного цикла — ключ к омоложению клеток

Раньше в биологии считалось аксиомой, что судьба клетки — улица с односторонним движением: став мышечной, кожной или кровяной клеткой, она останется такой навсегда. Это убеждение было опровергнуто, когда японский учёный ввёл в клетки кожи четыре простых фактора и вернул их в эмбрионоподобное состояние, способное стать почти любым типом клеток организма.

Учёные надеялись на революционные методы лечения с использованием собственных клеток пациента, открытые нобелевским лауреатом 2012 года Синъей Яманакой. Однако процесс оставался медленным и неэффективным, и было сложно найти генетическое объяснение этому.

В выпуске журнала Cell от 30 января исследователи Йельской школы медицины определили главное препятствие для возврата клеток в молодое состояние — скорость клеточного цикла, то есть время, необходимое для деления клетки.

Когда клеточный цикл ускоряется до определённой скорости, барьеры, удерживающие клетку на одном пути развития, ослабевают. В таком состоянии клетки легко меняют свою идентичность и становятся плюрипотентными, то есть способными превращаться в разные типы клеток.

«Аналогия: когда температура повышается достаточно сильно, даже очень твёрдый кусок стали становится пластичным, и ему можно легко придать новую форму», — говорит Шанцинь Го, ведущий автор статьи. — «Когда клетки делятся чрезвычайно быстро, они, кажется, не сталкиваются с теми же барьерами на пути к плюрипотентности».

Команда Го изучала кроветворные клетки. В норме клетки-предшественники крови производят только новые кровяные клетки. Однако введение факторов Яманаки иногда — но не всегда — помогает этим клеткам стать другими типами. Новое исследование показывает, что после такого лечения кроветворные клетки склонны становиться плюрипотентными, когда клеточный цикл завершается за 8 часов или меньше — необычная скорость для взрослых клеток. Клетки с более медленным циклом остаются кровяными.

«Это открытие меняет представления о том, как менять судьбу клетки, и показывает, что базовая "хозяйственная" функция клетки, такая как длина её цикла, может серьёзно влиять на переключение её судьбы», — говорит Хайфань Линь, директор Йельского центра стволовых клеток.

Исследование имеет значение не только для объяснения «узкого места» в репрограммировании, затрудняющего создание индивидуальных плюрипотентных стволовых клеток для терапии. Многие человеческие болезни связаны как с нарушениями в установлении правильной клеточной идентичности, так и с аномалиями в поведении клеточного цикла.