: 23.09.2020
У человека по сравнению с короткоживущей мышью ключевые клеточные белки «живут» дольше
Давняя мечта человечества – научиться выращивать новые органы взамен утраченных, поврежденных либо просто «старых». И открытие стволовых клеток, способных неограниченно делиться и превращаться в клетки различных тканей, сделало эту мечту почти реальностью. Однако до сих пор множество деталей процесса клеточной дифференцировки остаются неясными, что заставляет ученых исследовать ранние этапы индивидуального развития у других позвоночных
Как известно, и человек, и все другие млекопитающие в процессе индивидуального развития проходят одни и те же этапы, последовательность которых задается работой аналогичных генов и молекулярных механизмов. Однако скорость прохождения этих этапов у разных видов значительно отличается. Например, беременность у мыши длится 20 дней, а у человека – 9 месяцев, не говоря уже об их продолжительности жизни.
Недавно были опубликованы результаты двух схожих исследований, авторам которых удалось раскрыть, пусть и частично, основу таких явных межвидовых различий в темпах развития. Команда под руководством специалистов из Института Френсиса Крика (Великобритания) изучала факторы, влияющие на темп развития двигательных нейронов, а японо-испанский научный альянс – причины разницы в темпе работы у мышей и людей так называемых часов сегментации – периодических колебаний активности регуляторных генов эмбриона, играющих ключевую роль в формировании различных органов и частей тела у позвоночных.
Обе группы исследователей использовали в работе эмбриональные стволовые клетки мыши и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, полученные из обычных соматических клеток, но с такими же «способностями», как эмбриональные.
Ученые побуждали стволовые клетки превращаться «в пробирке» в дифференцированные, соматические клетки организма. Либо в двигательные нейроны, которые развиваются у мышей примерно за три дня, а у людей – за неделю. Либо в клетки мезодермы – из этого зародышевого листка у позвоночных формируются эмбриональные сегменты, которые затем превращаются в ткани различных типов. Этот процесс, как говорилось выше, управляется часами сегментации, при этом у человека период колебания активности регуляторных генов составляет 4–6 часов, а у мыши он вдвое короче.
В первую очередь исследователи убедились, что разница в темпах развития тканей у разных видов не зависит от влияния окружающей среды. Затем они экспериментально проверили и отклонили предположение, что на скорость процесса развития клеток влияют межвидовые различия в структуре ключевых генов или регуляторных элементов, в нем участвующих.
И все же им удалось обнаружить закономерность. Как известно, в процессе жизнедеятельности в клетке постоянно синтезируются и деградируют белки. И, как выяснилось, белки, ключевые для развития клеток, у мыши «портятся» примерно в два-три раза быстрее, чем у человека.
Исследователи, изучавшие «часы сегментации», изучили скорость деградации еще нескольких регуляторных белков – факторов транскрипции, контролирующих процесс считывания генетической информации с ДНК на РНК. И оказалось, что некоторые из них также деградировали с разной скоростью в клетках мыши и человека, а некоторые – примерно одинаково.
Судя по полученным результатам, замедление биохимических процессов у человека по сравнению с мышами не абсолютно, а касается, по-видимому, лишь некоторых ключевых. Последнее и может служить причиной больших межвидовых различий в темпах развития.
Возможность ускорить или замедлить созревание определенных клеточных типов может помочь усовершенствовать методы производства клеток, нужных как для фундаментальных исследований, так и для целей регенеративной медицины, арсенал которой включает методы выращивания новых органов из собственных стволовых клеток пациента. Кроме того, зная механизмы, управляющие скоростью клеточного развития, мы сможем замедлить рост раковых клеток, которые во многом так похожи на эмбриональные.
: 23.09.2020 
