Genai lemia kamieninių ląstelių specializaciją

Tam tikros kamieninių ląstelių rūšys „pasirenka“ žmogaus specializaciją.

Organizmo ląstelių struktūros palaipsniui sensta ir miršta, jas pakeičia naujos ląstelės. Šis mechanizmas būdingas beveik visiems organams ir audiniams. Struktūros atsinaujina dėl kamieninių ląstelių rezervo. Suaugusio žmogaus organizme kasdien susidaro penki šimtai milijardų naujų kraujo ląstelių: eritrocitų, limfocitų, trombocitų (kraujo plokštelių).

Kraujo ląstelių dalijimosi metu atskiros dukterinės struktūros toliau atlieka kamieninių ląstelių vaidmenį palaikydamos savo skaičių, o likusios transformuojamos į kraujo ląsteles. Ši transformacija vyksta etapais, ir bet kuri pirminė kamieninė ląstelė gali suformuoti tam tikras kraujo ląsteles. Nuo ko priklauso ląstelių transformacijos pasirinkimas ir ar kamieninės ląstelės specializuojasi?

Čia svarbu išanalizuoti tam tikrų struktūrų „paveldimą polinkį“. Taigi, kiekvienai atskirai ląstelei būtina rasti jos „protėvius“ – tai yra ankstesnes ląsteles ir „ankstesnes ankstesnes ląsteles“: sudaryti vadinamąjį ląstelinį „genealoginį medį“. Šiuo tikslu, naudojant genetinės inžinerijos metodus, į ląstelės DNR įterpiama speciali geno žymė, kuri leidžia ją toliau stebėti ląstelių populiacijoje. Ir tai neturėtų būti tik žymė, ji turėtų būti modifikuojama kiekviename dalijimosi etape.

Tokiais projektais domisi mokslininkai iš daugelio tyrimų laboratorijų, įskaitant Masačusetso technologijos institutą, Dana-Farber vėžio tyrimų institutą ir kt.

Prieš kurį laiką mokslininkai nustatė, kad natūralus genetinis žymuo, galintis atskirti ląstelių kartas, yra mitochondrijų DNR. Joje dažnai pasitaiko mutacijų, kurias, skirtingai nei branduolio DNR, atsekti gana lengva.

Iki šiol yra daug būdų stebėti bet kurią vieną struktūrą. Tyrėjams jau pavyko sudaryti daugelio žmogaus kraujo ląstelių genealoginius sąrašus. Nustatyta, kad sveikų jaunų vyrų kamieninės ląstelės sudaro kraujo struktūras su tokiu pačiu specializacijos laipsniu. Tačiau yra ir tokių kamieninių ląstelių, kurios mieliau formuoja vieną ląstelių tipą – pavyzdžiui, tai gali būti raudonieji kraujo kūneliai arba eozinofilai. Šis polinkis yra gana stabilus ir perduodamas iš kartos į kartą.

Kas nutinka, kai su amžiumi susiję pokyčiai didėja? Atskiros kamieninių ląstelių grupės pradeda dominuoti prieš kitas, todėl palaipsniui mažėja bendrų ląstelių grupių įvairovė. Tikslus šio reiškinio mechanizmas dar nėra iki galo išaiškintas.

Mokslininkai išmoko atsekti paveldimą ląstelių struktūrų istoriją, pastebėti genų aktyvumo pokyčius per kartas. Tikėtina, kad toks reiškinys taikomas ne tik kraujo ląstelėms, bet ir kitoms žmogaus kūno ląstelėms.

Bendrą informaciją apie tyrimą žr. žurnale „Nature“