Geny determinują specjalizację komórek macierzystych

Niektóre typy komórek macierzystych „wybierają” specjalizację danej osoby.

Struktury komórkowe organizmu stopniowo starzeją się i obumierają, zastępując je nowymi komórkami. Mechanizm ten jest charakterystyczny dla prawie wszystkich narządów i tkanek. Konstrukcje są odnawiane, dzięki rezerwiekomórki macierzyste. W organizmie dorosłego człowieka codziennie powstaje pięćset miliardów nowych krwinek: erytrocyty, limfocyty, płytki krwi (płytki krwi).

W procesie podziału komórek krwi poszczególne struktury potomne w dalszym ciągu pełnią rolę komórek macierzystych, utrzymując ich liczebność, a pozostałe przekształcają się w komórki krwi. Transformacja ta zachodzi etapami i każda pierwotna komórka macierzysta jest zdolna do wytworzenia pewnej liczby komórek krwi. Od czego zależy wybór transformacji komórki i czy komórki macierzyste mają specjalizację?

W tym miejscu ważne jest przeanalizowanie „dziedzicznej predyspozycji” niektórych struktur. Zatem dla każdej pojedynczej komórki konieczne jest znalezienie jej „przodków” - czyli poprzednich komórek i „poprzednich poprzednich komórek”: aby skompilować tak zwane komórkowe „drzewo genealogiczne”. W tym celu, wykorzystując metody inżynierii genetycznej, do komórkowego DNA wprowadza się specjalny znacznik genowy, co umożliwia jego dalszą obserwację w populacji komórek. I nie powinna to być tylko etykieta, powinna być modyfikowana na każdym etapie podziału.

Zainteresowani takimi projektami są naukowcy z wielu laboratoriów badawczych, m.in. Massachusetts Institute of Technology, Dana-Farber Cancer Research Institute itp.

Jakiś czas temu naukowcy ustalili, że naturalnym markerem genetycznym pozwalającym na rozróżnienie pokoleń komórek jest mitochondrialny DNA. Mutacje występują w nim często i stosunkowo łatwo je prześledzić, w przeciwieństwie do DNA jądra.

Obecnie istnieje wiele sposobów obserwacji dowolnej struktury. Naukowcom udało się już stworzyć listy genealogiczne wielu ludzkich komórek krwi. Stwierdzono, że komórki macierzyste zdrowych młodych mężczyzn tworzą struktury krwi o tym samym stopniu specjalizacji. Istnieją jednak również komórki macierzyste, które wolą tworzyć jeden typ komórek – na przykład mogą to być czerwone krwinki lub eozynofile. Ta preferencja jest stosunkowo trwała i przekazywana z pokolenia na pokolenie.

Co się dzieje, gdy nasilają się 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 prześledzić dziedziczną historię struktur komórkowych, aby odnotować zmiany w aktywności genów na przestrzeni pokoleń. Prawdopodobnie zjawisko to dotyczy nie tylko komórek krwi, ale także innych komórek ludzkiego ciała.

Ogólne informacje na temat badania zob czasopisma Nature