Обнаружена новая сложная схема развития клеток крови
Небольшой пул стволовых клеток пополняет человеческий организм примерно 200 миллиардами новых кровяных клеток ежедневно. Но сложная схема, которая определяет, разовьется ли клетка в Т-клетку, красное кровяное тельце или один из девяти других типов клеток крови, остается по большей части неизвестной. Группа исследователей под руководством ученых из Института Броуда и Женской больницы Бригэма провела систематизированный анализ, который поможет расшифровать эту схему, составив обширный каталог факторов, предопределяющих судьбу кровяной клетки. Результаты этой работы были опубликованы 21 января в журнале «Cell».
Исследователи обнаружили, что развитием кровяных клеток руководит множество транскрипционных факторов – белков, которые включают и отключают гены. В то время как предыдущие исследования сосредоточивали внимание на индивидуальных транскрипционных факторах или типах клеток крови, это исследование изучило экспрессию и регулирование всех транскрипционных факторов в течение всего процесса развития крови. Эти данные указывают на тесно взаимосвязанные схемы, контролирующие этот процесс, и предполагают, что процесс формирования будущих функций кровяных клеток гораздо сложнее, чем считалось раньше.
«Наше предположение заключалось в том, что существует очень мало транскрипционных факторов, которые управляют этим процессом, — сказал Авив Реджев, исследователь из Института Броуда и соавтор исследования. – Некоторые ученые всегда считали, что таких факторов окажется великое множество и что процесс их поиска займет много времени. Оказалось, что мастеров своего дела гораздо больше, чем мы думали».
Ученые рассмотрели то, как экспрессия всех 20000 генов в геноме меняется по мере того, как стволовые клетки приобретают черты специализированных клеток (этот процесс называется дифференциация). Они обнаружили, что в то время как одни небольшие частицы генов экспрессируются в одном типе клетки, другие гены экспрессируются гораздо шире – они присутствуют во многих типах клеток, но уровни их экспрессии варьируются. Некоторые из этих генов включаются в стволовых клетках крови и отключаются в определенных точках развития, в то время как другие используются повторно в нескольких параллельно развивающихся ветвях. Ученые обнаружили около 80 таких образцов изменчивых генов, которые называются модулями. Каждый тип специализированной клетки имеет свой уникальный профиль или комбинацию этих модулей.
Изучение генов, измененных в процессе развития здоровой клетки, могло бы дать ученым разгадку того, какие события ведут к развитию рака крови, например, лейкемии – болезни, при которой процесс дифференциации пошел неправильным путем.
«Когда вы смотрите на клетки лейкемии через микроскоп, вы видите недостаток дифференциации в них, да и выглядят они при этом ненормально, — говорит Бен Эберт, гематолог из Женской больницы Бригэма и главный автор исследования. – Они оказались в месте, которого не существует при нормальном развитии». Теперь исследователи получили более четкую картину модулей обычных клеток и могут применить эти знания, чтобы определить сходство и критические изменения в профилях клеток лейкемии.
«Клетки лейкемии обладают тем же набором строительных элементов, что и нормальные клетки крови; некоторые из них развиваются правильно, так что часть профиля у них здорова, а другая часть клеток развивается неправильно», — объясняет доктор Реджев, старший преподаватель факультета биологии Массачусетского технологического института и младший научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза.
В команду исследователей также вошли первый соавтор Ной Новерштерн из Школы информатики Еврейского университета Иерусалима, соавтор Аравинд Субраманян из лаборатории Тодда Голуба при Институте Броуда и Ли Лоутон с коллегами из лаборатории Ричарда Янга при Институте Уайтхэда. Все результаты были опубликованы в интернете в базе данных D-Map – портале дифференцировочных генетических карт. Эберт, Реджев и их коллеги собираются использовать D-Map в качестве отправной точки для других исследователей, давая им возможность проводить исследования биологии клеток крови, а также лейкемии и других заболеваний человека.
«Уже множество людей запрашивают у нас эти данные. Другие исследовательские группы могут теперь объединять свои данные с нашими и заниматься поиском ответов на новые вопросы, — сказал Новерштерн. – И что еще интересно – эти люди могут воочию увидеть возможности расчетных моделей, инструментов, которые могут быть использованы для поиска новых биологических знаний на основе имеющихся данных».
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
