Биологи МГУ представили инструмент, способный в режиме реального времени отслеживать перерождение стволовых клеток. Разработанный биосенсор K9-MILo позволяет наблюдать за эпигенетическими метками в ядрах живых клеток, не нанося им вреда. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Костная и жировая ткани имеют общего предшественника — мультипотентные стволовые клетки. Их окончательная специализация зависит от молекулярных меток на ДНК, которые «включают» или «выключают» определенные гены. Нарушение этого баланса ведет к серьезным последствиям: с возрастом в костном мозге накапливается жир, что снижает плотность костей и провоцирует остеопороз. До сих пор ученые не могли увидеть этот процесс в живых клетках без использования токсичных красителей.
Новый биосенсор представляет собой искусственный белок. Одна его часть светится под микроскопом, а вторая, словно якорь, цепляется за метку H3K9me3, указывающую на «молчащие» участки генома. «После введения конструкции в клетки мы не заметили негативных эффектов, в отличие от стандартных красителей, которые часто губительны для длительного наблюдения», — комментирует старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии Центра регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного института МГУ. Лидия Путляева.
В ходе эксперимента исследователи 13 дней фиксировали свечение зонда в дифференцирующихся клетках. Более 15 тысяч снимков обработали алгоритмы машинного обучения. Уже на второй день опыта авторы четко разделили клетки на две группы: те, что станут костью, и те, что превратятся в жир. Это доказывает, что судьба клетки предопределяется на самых ранних этапах.
В будущем технология позволит проверять качество клеточного материала для трансплантации непосредственно перед введением пациенту. Это снизит риски образования опухолей и гарантирует предсказуемый результат при лечении переломов или восстановлении сердечной ткани. Сейчас сенсор видит только «молчащий» хроматин, но в планах ученых — создать конструкцию, способную одновременно оценивать активные участки ДНК, чтобы видеть полную картину происходящего в ядре.
Ранее Наука Mail рассказывала, что стволовые клетки могут остановить развитие диабета.
