Гените определят специализацията на стволовите клетки

Някои видове стволови клетки „избират“ специализацията на човек.

Клетъчните структури на организма постепенно стареят и умират, като се заместват от нови клетки. Този механизъм е характерен за почти всички органи и тъкани. Структурите се обновяват благодарение на резерва от стволови клетки. В тялото на възрастен човек ежедневно се образуват петстотин милиарда нови кръвни клетки: еритроцити, лимфоцити, тромбоцити (кръвни плочки).

По време на процеса на делене на кръвните клетки, отделните дъщерни структури продължават да изпълняват ролята на стволови клетки, за да поддържат броя си, а останалите се трансформират в кръвни клетки. Тази трансформация протича на етапи и всяка първична стволова клетка е способна да образува някаква кръвна клетка. От какво зависи изборът на клетъчна трансформация и имат ли стволовите клетки специализация?

Тук е важно да се анализира „наследствената предразположеност“ на определени структури. По този начин, за всяка отделна клетка е необходимо да се намерят нейните „предци“ - тоест предишни клетки и „преди предишни клетки“: да се състави т. нар. клетъчно „генеалогично дърво“. За тази цел, използвайки методи на генно инженерство, в клетъчната ДНК се вмъква специален генен маркер, който прави възможно по-нататъшното му наблюдение в клетъчната популация. И той не трябва да бъде просто етикет, а трябва да бъде модифициран на всеки етап от деленето.

Учени от много изследователски лаборатории, включително Масачузетския технологичен институт, Института за изследване на рака „Дейна-Фарбър“ и др., проявяват интерес към подобни проекти.

Преди време учените установиха, че естественият генетичен маркер, който може да разграничи поколенията клетки, е митохондриалната ДНК. В нея често се случват мутации и е сравнително лесно да се проследят, за разлика от ДНК на ядрото.

Към днешна дата има много начини за наблюдение на която и да е структура. Изследователите вече са успели да изградят генеалогични списъци на много човешки кръвни клетки. Установено е, че стволовите клетки от здрави млади мъже образуват кръвни структури с еднаква степен на специализация. Съществуват обаче и някои стволови клетки, които предпочитат да образуват един клетъчен тип - например, това могат да бъдат червени кръвни клетки или еозинофили. Това предпочитание е относително стабилно и се предава през поколенията.

Какво се случва с увеличаването на свързаните с възрастта промени? Отделните групи стволови клетки започват да преобладават над други, което постепенно води до намаляване на разнообразието от общи клетъчни групи. Точният механизъм на това явление все още не е напълно изяснен.

Учените са се научили да проследяват наследствената история на клетъчните структури, да отбелязват промените в генната активност през поколенията. Предполага се, че подобно явление е приложимо не само за кръвните клетки, но и за други клетки на човешкото тяло.

За обща информация относно изследването вижте списанието Nature.