Культурный шок: Являются ли выращенные в лаборатории клетки точной моделью человеческих болезней?

Клеточные культуры, используемые в биологии и медицинских исследованиях, могут не быть точной копией реальной ткани, согласно исследованию, опубликованному в Genome Biology.

Исследование показало, что выращенные в лаборатории клетки адаптируются к новой среде, испытывая изменённые клеточные состояния в течение трёх дней. Изучение человеческих болезней, включая рак, часто опирается на клеточные культуры, которые выращивались десятилетиями. Эти выводы могут повлиять на интерпретацию прошлых исследований и дать важные подсказки для улучшения клеточных культур в будущем.

Учёные из MRC Human Genetics Unit (Университет Эдинбурга, Великобритания) и Университета Линчёпинга (Швеция) выяснили, как быстро клетки меняют свою идентичность при выращивании в лаборатории. Они обнаружили, что клетки адаптируются к системам клеточных культур в течение одной недели роста в лабораторной чашке.

Ключевые выводы исследования:

• Культивируемые клетки мыши претерпели быстрое перепрограммирование своего эпигенома — слоя химических модификаций, контролирующего экспрессию генов.
• В течение трёх дней по всему геному произошла почти полная потеря одной эпигенетической метки — 5-гидроксиметилцитозина (5hmC).
• Аналогичное почти пятикратное снижение уровня 5hmC за три дня было обнаружено в культивируемых мышиных CD4+ T-клетках (часть иммунной системы).
• В культуре произошли масштабные изменения в экспрессии генов, затронувшие более 7200 генов. Некоторые из них связаны с адгезией клеток (возможно, адаптация к росту на пластике), другие — с эпигенетическими процессами.
• Также наблюдалось уменьшение гендерных различий между культивируемыми мужскими и женскими клетками.
• Часть этих изменений можно предотвратить добавлением витамина C в культуральную среду.

Значение:

Автор исследования Ричард Миэн отмечает, что многие культуры, используемые в науке, выращивались десятилетиями и, вероятно, имеют свойства, сильно отличающиеся от клеток, которые они должны моделировать. Это ставит под вопрос интерпретацию некоторых предыдущих экспериментов и подтверждает, что клеточные линии-модели болезней (особенно рака) могут быть плохими заменителями in vivo биологии. Улучшение методов культивирования позволит повысить точность моделирования процессов, происходящих в организме.