Geny determinują specjalizację komórek macierzystych

Niektóre rodzaje komórek macierzystych „wybierają” specjalizację danej osoby.

Struktury komórkowe organizmu stopniowo starzeją się i obumierają, zastępowane nowymi komórkami. Mechanizm ten jest charakterystyczny dla niemal wszystkich organów i tkanek. Struktury odnawiają się dzięki rezerwie komórek macierzystych. Pięćset miliardów nowych komórek krwi tworzy się codziennie w ciele dorosłego człowieka: erytrocyty, limfocyty, płytki krwi.

Podczas procesu podziału komórek krwi poszczególne struktury potomne nadal spełniają rolę komórek macierzystych, aby utrzymać ich liczbę, a reszta przekształca się w komórki krwi. Ta transformacja zachodzi etapami, a każda pierwotna komórka macierzysta jest zdolna do utworzenia pewnej komórki krwi. Od czego zależy wybór transformacji komórkowej i czy komórki macierzyste mają specjalizację?

Tutaj ważne jest przeanalizowanie „dziedzicznej predyspozycji” pewnych struktur. Dlatego dla każdej pojedynczej komórki konieczne jest znalezienie jej „przodków” – to znaczy poprzednich komórek i „poprzednich poprzednich komórek”: skompilowanie tzw. komórkowego „drzewa genealogicznego”. W tym celu, za pomocą metod inżynierii genetycznej, do komórkowego DNA wprowadza się specjalny znacznik genu, który umożliwia dalszą obserwację w populacji komórek. I nie powinien być on tylko etykietą, powinien być modyfikowany na każdym etapie podziału.

Naukowcy z wielu laboratoriów badawczych, m.in. z Massachusetts Institute of Technology, Dana-Farber Cancer Research Institute i innych, interesują się tego typu projektami.

Jakiś czas temu naukowcy ustalili, że naturalnym markerem genetycznym, który może odróżniać pokolenia komórek, jest mitochondrialne DNA. Mutacje występują w nim często i stosunkowo łatwo je prześledzić, w przeciwieństwie do DNA jądra.

Do tej pory istnieje wiele sposobów na obserwację dowolnej struktury. Naukowcy byli już w stanie zbudować listy genealogiczne wielu ludzkich komórek krwi. Odkryto, że komórki macierzyste pochodzące od zdrowych młodych mężczyzn tworzą struktury krwi o takim samym stopniu specjalizacji. Istnieją jednak również pewne komórki macierzyste, które preferują tworzenie pojedynczego typu komórek - na przykład mogą to być czerwone krwinki lub eozynofile. Ta preferencja jest stosunkowo stabilna i przekazywana z pokolenia na pokolenie.

Co się dzieje, gdy wzrastają zmiany związane z wiekiem? Poszczególne grupy komórek macierzystych zaczynają dominować nad innymi, co stopniowo prowadzi do zmniejszenia różnorodności wspólnych grup komórek. Dokładny mechanizm tego zjawiska nie jest jeszcze w pełni poznany.

Naukowcy nauczyli się śledzić dziedziczną historię struktur komórkowych, aby odnotować zmiany w aktywności genów na przestrzeni pokoleń. Przypuszczalnie takie zjawisko dotyczy nie tylko komórek krwi, ale także innych komórek ludzkiego ciała.

Ogólne informacje na temat badania można znaleźć w czasopiśmie Nature