Исследования на мухах проливают свет на развитие стволовых клеток человека и рак

На 53-й ежегодной конференции по исследованиям Drosophila Общества генетики Америки несколько докладов были посвящены стволовым клеткам. Учёные пытаются понять, как в органах клетки специализируются, а стволовые клетки поддерживают ткани и позволяют им восстанавливать повреждения.

Асимметричное деление и полярность клеток

Для развития из оплодотворённой яйцеклетки организма с миллиардами клеток необходима точная программа делений. Некоторые деления асимметричны: одна дочерняя клетка специализируется, а другая сохраняет способность делиться. Крис Кью. Доу, профессор биологии Университета Орегона, сравнивает это с разделением мороженого так, что вишню получает только одна половина. «Вишни» в клетках — это белки и молекулы RNA, которые делают две клетки-потомки разными. Сбор разных молекул в разных областях клетки перед делением называется полярностью клетки.

Группа Доу прослеживает деления клеток, формирующих нервную систему мухи. Они отследили клеточные линии 30 нейробластов (стволовых клеток-предшественников нейронов). Каждое деление генерирует дочернюю клетку для специализации и самообновляющийся нейробласт. Баланс критичен: слишком много самообновления ведёт к опухоли, слишком мало — к уменьшению мозга.

Полярность в сперматозоидах и роль PIP2

Джули А. Брилл из Детской больницы Торонто исследует полярность клеток в сперматозоидах. Её лаборатория изучает мембранный липид PIP2 (фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат), который устанавливает полярность в развивающихся мужских половых клетках Drosophila.

«Снижение уровня PIP2 приводит к дефектам полярности клеток и невозможности формирования зрелых, подвижных сперматозоидов», — говорит доктор Брилл. Поскольку потеря полярности связана с возникновением и распространением рака, дефекты в регуляции распределения PIP2 могут способствовать прогрессированию рака у человека.

Ниша стволовых клеток в семеннике

Стивен ДиНардо из Университета Пенсильвании исследует, как разные типы стволовых клеток в развивающемся семеннике мухи дают начало половым клеткам и эпителиальным клеткам, а также самообновляются. Для каждой из этих ролей стволовые клетки направляются своим микроокружением, или нишей.

«Мы изучаем, как эти клетки ниши сначала определяются во время развития, как они собираются и какие сигналы используют. Элементы того, что мы и другие узнаём об этой нише, вполне могут применяться к более сложным нишам в наших тканях», — объясняет доктор ДиНардо.

Ответ яичника на стресс и обращение апоптоза

Дениз Дж. Монтелл из Университета Джонса Хопкинса сообщит о женском аналоге семенника — яичнике мухи. Её группа использует визуализацию в реальном времени и флуоресцентные биомаркеры, чтобы наблюдать, как сократительные белки актин и миозин собираются, разбираются и взаимодействуют, удлиняя ткани для построения яйцевой камеры.

«Голодание, например, замедляет скорость деления стволовых клеток и заставляет некоторые яйцевые камеры подвергаться апоптозу (умирать), в то время как другие останавливаются до улучшения условий», — говорит она.

Её группа обнаружила, что, к удивлению, после голодания и повторного кормления некоторые клетки, которые далеко продвинулись по пути клеточной смерти, фактически обратили этот процесс и выжили. Группа задокументировала это «обращение апоптоза» в различных типах клеток млекопитающих, включая первичные клетки сердца. Это может представлять собой ранее непризнанный механизм, который спасает клетки, которые трудно заменить, и, следовательно, может иметь значение для лечения дегенеративных заболеваний.