Ученым удалось раскрыть механизм регенерации тканей организма. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Ученые раскрыли молекулярный механизм регенерации здоровых тканей и раковых опухолей
Ученые из Института Вейцмана, Израиль раскрыли механизм, благодаря которому поврежденные ткани не только восстанавливаются, но и становятся устойчивее к повторным повреждениям. Оказалось, что тот же самый механизм используют и раковые клетки.
Эпителиальная ткань, из которой развивается крыло мухи. Через четыре часа после облучения этой ткани можно увидеть небольшое количество выживших клеток DARE, устойчивых к гибели (слева, отмечены красным цветом). Примерно через 24 часа количество этих клеток достигает пика, а через 48 часов их потомки (справа, отмечены зеленым и желтым цветом) заселяют ткань. Weizmann Institute of Science
Способность эпителиальных тканей (например, кожи или слизистых оболочек внутренних органов) отвечать на повреждение всплеском регенерации известна с 1970-х годов, когда было обнаружено, что личинки мух полностью восстанавливают крылья после облучения высокими дозами радиации. Но молекулярная основа этого явления оставалась загадкой.
Ученые повторили классический эксперимент с облучением личинок дрозофил, но использовали современные генетические технологии для детального отслеживания процесса. Исследователи обнаружили две популяции клеток, переживающих облучение. DARE-клетки активируют программу самоуничтожения (апоптоз), но несмотря на это выживают и активно размножаются, восполняя почти половину поврежденной ткани за 48 часов. NARE-клетки не запускают апоптоз, но участвуют в регенерации.
Клетки DARE (их тела отмечены зеленым цветом) и клетки NARE (их тела не отмечены) в эпителиальной ткани, из которой развивается крыло мухи. Красным цветом обозначены ядра клеток в процессе деления. Исследователи обнаружили, что клетки NARE получают сигналы от соседних клеток DARE, которые дают им команду на пролиферацию.
Как работает регенерация
«Мы намеревались идентифицировать клетки, которые нажимают кнопку самоуничтожения, но все равно выживают, — объясняет соавтор работы доктор Цлиль Браун. — Мы обнаружили популяцию клеток, которые не только пережили облучение, но и размножились, восстановив поврежденную ткань».
Соавторы работы доктор Цлиль Браун (слева) и профессор Эли Арама. Институт Вейцмана
Важнейшую роль в процессе восстановления играет моторный белок, который останавливает процесс самоуничтожения. В результате облучения белов становится только сильнее. При повторном облучении потомки DARE-клеток оказались в семь раз устойчивее к гибели, чем исходная ткань. Это может объяснять, почему опухоли после лучевой терапии часто становятся агрессивнее и устойчивее к лечению.
Открытие имеет важное значение для медицины. С одной стороны, понимание механизмов устойчивости DARE-клеток может помочь ускорить заживление ран и регенерацию здоровых тканей после травм, например, путем активации моторного белка, который защищает клетки от гибели. С другой стороны, блокировка этого белка в опухолях делает их уязвимыми к лечению и помогает предотвратить агрессивные рецидивы. Таким образом, один и тот же молекулярный переключатель можно использовать по разному: включать для стимуляции восстановления и выключать для борьбы с раком.