Мониторинг клеточных судеб

Международная команда исследователей под руководством учёных из ETH изучила факторы, влияющие на развитие различных клеток крови. Их работа показывает, что определённые молекулярные механизмы не так важны, как считалось ранее. Это открытие помогает улучшить понимание таких заболеваний, как лейкемия и анемия.

Регенерация стволовых клеток

Стволовые клетки в костном мозге производят миллионы новых клеток крови каждую секунду. Эти мультипотентные стволовые клетки могут генерировать все типы специализированных клеток крови: эритроциты (транспорт кислорода), лейкоциты (иммунная защита) и тромбоциты (свёртывание крови). Процесс дифференцировки — решение о том, какой тип клетки будет произведён, — зависит от множества внешних и внутренних факторов.

«Регуляция дифференцировки стволовых клеток жизненно важна для поддержания нормального процесса кроветворения», — объясняет профессор Тимм Шрёдер (ETH Zurich). «Сбой в этой системе может привести к опасным для жизни заболеваниям, таким как анемия и лейкемия. Поэтому нам необходимо лучше понимать молекулярные механизмы, участвующие в этой регуляции».

Наблюдение на молекулярном уровне

Исследователи анализируют, как стволовые клетки дифференцируются в различные типы клеток крови и как молекулы в ядре клетки (транскрипционные факторы) контролируют этот сложный процесс. Совместно с Helmholtz Zentrum Munich они разработали инновационную микроскопическую технику для наблюдения за живыми клетками.

Особое внимание учёные уделили двум белкам: GATA1 и PU.1. «Это транскрипционные факторы, способные активировать или отключать обширные генетические программы со многими генами-мишенями. Это делает их мощными регуляторами клеточных судеб», — говорит профессор Шрёдер.

Новое понимание

С помощью микроскопии в режиме реального времени исследователи наблюдали за живыми кроветворными стволовыми клетками с беспрецедентной точностью в процессе их дифференцировки, одновременно количественно определяя белки GATA1 и PU.1.

«Десятилетиями считалось, что именно эти два транскрипционных фактора ответственны за принятие решений о линии развития стволовых клеток. Теперь мы можем показать, что это не так, и за эти решения должны отвечать другие механизмы», — объясняет профессор Шрёдер.

Теперь исследования должны сосредоточиться на других молекулярных механизмах, чтобы понять чрезвычайно сложный процесс дифференцировки кроветворных стволовых клеток. Этот результат закладывает основу для будущих исследований тяжёлых заболеваний крови, таких как лейкемия, и разработки эффективных методов лечения.