Клетки могут сменить специализацию без превращения в стволовые

Некоторые клетки можно превращать в другие без промежуточной стадии в виде индуцированных стволовых клеток, просто включив у них один из регуляторных белков, следящих за активностью генов. Однако такая операция, очевидно, будет срабатывать далеко не на всех клетках.

Приобретя однажды какую-нибудь специализацию, клетки уже не могут превратиться ни в какой другой тип. Действительно, странно было бы ожидать от сердечной мышцы, что она вдруг станет мозгом. Впрочем, можно исхитриться и сначала превратить дифференцированную клетку в незрелую, стволовую, а уже потом эту стволовую обращать во что душе угодно. Но, как видим, тут всё равно подразумевается промежуточный этап — стволовая клетка.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) сделали, как может показаться, невозможное: они превратили одну специализированную клетку в другую специализированную экспрессом, без промежуточного «стволового» этапа.

То, что тип клеток стал другим, было установлено в том числе по изменению флюоресценции — с фиолетовой, характерной для клеток глотки (слева), на красную, типичную для кишечника (в центре). Справа показана нематода «в полный рост» с настоящим кишечником, светящимся тоже красным. (Фото авторов работы)

Сразу же стоит сказать, что Джоэл Ротман (Joel Rothman) и его коллеги экспериментировали не с человеческими клетками, а с клетками нематоды Caenorhabditis elegans, и такой операции поддались только клетки глотки, которые удалось превратить в клетки кишечника.

Как известно, у всех клеток одного и того же организма набор генов одинаков, но работают эти гены по-разному. Порядок работы и активность разных генов зависят от множества механизмов, и одну из главных ролей тут играют транскрипционные факторы — белки, управляющие транскрипцией, то есть синтезом РНК на ДНК-шаблоне. В руках у исследователей был набор транскрипционных факторов, которые управляют у нематод формированием кишечника: одним из последних по времени в этом ряду стоял белок ELT-7, который сохранял активность на протяжении всей жизни животных и был необходим не только для развития кишечника, но и для его функционирования.

Когда этот белок включили в клетках глотки, они превратились в клетки кишечника, причём это можно было проделать как у молодых червей, так и у взрослых. Такое превращение «в один ход» исследователи назвали трансдифференциацией.

Эти результаты говорят о том, что многие типы клеток сохраняют между собой достаточно общих черт, чтобы их можно было превратить друг в друга без полного демонтажа всей сложившейся системы генетической регуляции. Однако вряд ли все клетки в организме поддадутся этой трансдифференциации: очевидно, тут имеет значение степень типологического родства между ними, и, скажем, превращение клеток сердечной мышцы в нейроны, может, и реально, но одним-единственным транскрипционным фактором тут вряд ли обойдёшься.

Результаты исследования опубликованы в журнале Development.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.