Главная » Научные открытия » Клетки с неправильным набором хромосом попросили себя убить

Клетки с неправильным набором хромосом попросили себя убить

Опубликовано: 2017-06-22

Клетки с неправильным набором хромосом попросили себя убить

Биологи из Массачусетского технологического института (США)
проследили судьбу клеток с неправильно разошедшимися при делении хромосомами.
Такие клетки посылают провоспалительные сигналы и с помощью специальных белков на своей поверхности сигнализируют, что их необходимо убить. На эти сигналы реагируют клетки врожденного иммунитета — натуральные киллеры. Вероятно, этот механизм позволяет организму вовремя избавиться
от потенциальных раковых клеток. Исследование опубликовано в журнале Developmental
Cell.

Наследственная информация в соматических клетках нашего
организма упакована в 23 пары хромосом. Перед клеточным делением этот набор
удваивается, и в процессе митоза хромосомы поровну расходятся по дочерним
клеткам. Если при расхождении произошел сбой, в дочерних клетках может
оказаться неправильное количество хромосом. Это явление называется
анеуплоидией. В норме такие клетки погибают, однако известно несколько
генетических синдромов, обусловленных анеуплоидией, случившейся на ранних
стадиях эмбрионального развития. Например, при синдроме Дауна в клетках оказывается
лишняя копия 21 хромосомы. На самом деле у человека количество таких болезней
можно пересчитать по пальцам, так как клетки строго контролируют все процессы,
связанные с удвоением ДНК, и в случае обнаружения ошибок останавливают
клеточный цикл и запускают программу самоубийства (апоптоза).

Несмотря на то, что в
норме анеуплоидия соматических клеток — очень редкое событие, для раковых
клеток это практически диагностический признак. Девяносто процентов опухолей
содержат клетки с лишними или отсутствующими хромосомами. Часто увеличение количества
копий каких-то генов вместе с целой хромосомой помогает клеткам метастазировать
или приобрести устойчивость к лекарствам. Генетическая нестабильность помогает
раковым клеткам эволюционировать.

Ученые решили выяснить, что будет происходить с клетками,
если искусственно помешать хромосомам правильно разойтись при делении. В
эксперименте были взяты «бессмертные» клетки эпителия человека, которые можно
считать моделью раковых клеток. Исследователи добавляли в питательную среду
токсины, препятствующие нормальному расхождению хромосом, и наблюдали за
клетками при помощи прижизненной микроскопии.

Однако десять-пятнадцать процентов клеток все же остановили клеточный
цикл и начали подавать сигналы о том, что с ними что-то не так. В частности,
они начали продуцировать цитокины — сигналы, запускающие воспаление. Исследователи
предположили, что в ответ на провоспалительные сигналы должна произойти активация
клеток врожденного иммунитета — так называемых натуральных киллеров, которые
специализируются на раковых и зараженных вирусами клетках.

Для начала авторы проверили, экспонируют ли мутантные клетки
наружу какие-либо белки, по которым киллеры могут их узнать. Действительно,
количество таких маркеров на их поверхности оказало повышено. Тогда авторы
работы подсадили киллеров к популяции анеуплоидных клеток и через микроскоп
проследили за судьбой последних. Оказалось, что киллеры эффективно распознают
анеуплоидные клетки и убивают их (вторая часть приведенного ниже видео, киллеры
выглядят как скопление шариков). При этом киллеры не трогали нормальные клетки,
находясь в их компании (первая часть видео).

Таким образом, авторы работы открыли механизм, согласно
которому клетки иммунитета на ранней стадии распознают и уничтожают клетки,
которые могут переродиться в раковые, причем последние сами сигнализируют им о
своем состоянии. Однако для этого необходимо, чтобы клетки вовремя распознали
аномалию и остановили деление. Уже переродившиеся клетки теряют чувствительность
к неполадкам и изобретают самые странные механизмы, чтобы продолжать делиться.

Уже внутри опухоли клетки вырабатывают устойчивость к недостатку питательных веществ и даже лекарственным препаратам, которую могут передавать друг другу при помощи сигнальных молекул. О том, как это происходит, мы недавно писали.

Дарья Спасская

N+1