Даже в пределах одной ткани или органа клетки не одинаковы. Новое исследование ученых университета Цюриха (Швейцария) показало, как именно формируется клеточная гетерогенность, и как стресс и повреждение ДНК могут менять поведение потомков одной клетки на поколения вперед. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Клеточная гетерогенность — это когда клетки одного типа начинают вести себя по-разному: по-разному делиться, активировать гены, отвечать на стресс и лечение. С одной стороны, это способствует адаптации и выживанию. С другой — может способствовать развитию заболеваний, включая рак. До недавнего времени наблюдать за этими процессами в живых клетках в реальном времени было крайне затруднительно.
Исследователи разработали метод, позволяющий отслеживать, как раковые клетки и их потомки изменяются под действием стресса. С помощью технологии CRISPR они добавили флуоресцентные маркеры к двум белкам — один отвечает за репликацию ДНК, другой — за фиксацию повреждений. Это позволило буквально «подсветить» ключевые процессы, происходящие в клетках на протяжении нескольких поколений.
Оказалось, что если материнская клетка подвергается стрессу, ее дочерние клетки начинают развиваться несинхронно. Даже у одной и той же «матери» потомки ведут себя по-разному: отличаются начало репликации ДНК, синтез белков, динамика деления. Более того, эти изменения сохраняются и у «внучатых» клеток. Иными словами, стресс оставляет долговременный «отпечаток» на клеточной линии, усиливая разнообразие внутри популяции.
Особый интерес вызвали раковые клетки с полиплоидией — несколькими копиями генома. Это состояние повышает устойчивость к терапии — чем больше генетических ресурсов, тем выше шанс выработать защитные механизмы. Ученые смогли проследить, как возникает полиплоидия и как она влияет на стабильность генома.
Авторы подчеркивают, что человечество лишь начинает понимать, насколько сложным и разнообразным может быть поведение клеток.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найдено объяснение тяжелым инфекциям при митохондриальных болезнях.