Как стволовые клетки выбирают свою судьбу: новая модель
Исследователи из AMOLF (Амстердам) и Института Хубрехта (Утрехт) представили новую модель специализации стволовых клеток. Оказалось, что клетки сначала определяются со своей функциональной идентичностью и лишь затем перемещаются в нужное место в органе, а не наоборот, как считалось ранее.
Открытие сделано с помощью кишечных органоидов и новой методики TypeTracker. Результаты опубликованы 18 августа в журнале Science Advances.
Ключевое открытие
- Ранее считалось, что стволовые клетки в криптах (углублениях) кишечной стенки получают сигнал к специализации только при миграции к ворсинкам ("вершинам").
- Новые данные показывают, что клетки принимают решение о своей судьбе гораздо раньше — ещё находясь глубоко в крипте, до начала активного перемещения.
Метод TypeTracker
Методику разработала аспирантка Сюань Чжэн:
- Снимается 3D-видео растущего органоида в течение ~60 часов.
- Искусственный интеллект анализирует записи, определяя координаты и клеточные родословные (семейные деревья).
- После съёмки идентичность клеток визуализируется с помощью флуоресцентных антител к специфическим белкам.
- Совмещение данных о родословных и идентичности позволяет определить момент в прошлом, когда клетка изменила свой тип.
Модель "определиться, затем рассортироваться"
На основе данных предложена модель "commit-then-sort" ("определиться, затем рассортироваться"):
- Commit (Определение): Стволовая клетка выбирает свою будущую специализацию (например, стать гормон-секретирующей или абсорбирующей клеткой) на ранней стадии, в крипте.
- Sort (Сортировка): Клетки с уже определённой идентичностью мигрируют к своим функциональным позициям в органе.
Значение исследования
- Для медицины: Понимание того, как и когда клетки выбирают идентичность, — ключ к изучению нарушений баланса клеточных типов, связанных с такими состояниями, как синдром раздражённого кишечника (IBS) или нарушения оси "кишечник–мозг".
- Для фундаментальной науки: Поиск молекулярных сигналов, управляющих судьбой клеток, теперь нужно сместить на более ранние стадии, когда активны такие пути, как WNT-сигнальный путь.
- Для технологий: Метод TypeTracker, благодаря относительно простому оборудованию, можно применять для изучения динамики клеточной идентичности в органоидах других органов (например, молочной железы), а также для анализа влияния мутаций, лекарств и токсинов.