Gēni nosaka cilmes šūnu specializāciju

Daži cilmes šūnu veidi "izvēlas" cilvēka specializāciju.

Organisma šūnu struktūras pakāpeniski noveco un iet bojā, tās aizstājot ar jaunām šūnām. Šis mehānisms ir raksturīgs gandrīz visiem orgāniem un audiem. Struktūras atjaunojas, pateicoties cilmes šūnu rezervei. Pieauguša cilvēka organismā katru dienu veidojas piecsimt miljardi jaunu asins šūnu: eritrocīti, limfocīti, trombocīti (asins plātnītes).

Asins šūnu dalīšanās procesā atsevišķas meitas struktūras turpina pildīt cilmes šūnu lomu, lai uzturētu to skaitu, un pārējās tiek pārveidotas par asins šūnām. Šī transformācija notiek pakāpeniski, un jebkura primārā cilmes šūna spēj veidot dažas asins šūnas. No kā ir atkarīga šūnu transformācijas izvēle, un vai cilmes šūnām ir specializācija?

Šeit ir svarīgi analizēt noteiktu struktūru "iedzimto noslieci". Tādējādi katrai atsevišķai šūnai ir jāatrod tās "senči" - tas ir, iepriekšējās šūnas un "iepriekšējās šūnas": jāsastāda tā sauktais šūnu "ģenealoģiskais koks". Šim nolūkam, izmantojot ģenētiskās inženierijas metodes, šūnu DNS tiek ievietota īpaša gēna birka, kas ļauj to tālāk novērot šūnu populācijā. Un tai nevajadzētu būt tikai etiķetei, tai jābūt modificētai katrā dalīšanās posmā.

Šādos projektos ir ieinteresēti zinātnieki no daudzām pētniecības laboratorijām, tostarp Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta, Dana-Farber vēža pētniecības institūta u.c.

Pirms kāda laika zinātnieki noskaidroja, ka dabiskais ģenētiskais marķieris, kas var atšķirt šūnu paaudzes, ir mitohondriju DNS. Tajā bieži notiek mutācijas, un tās ir samērā viegli izsekot, atšķirībā no kodola DNS.

Līdz šim ir daudz veidu, kā novērot jebkuru struktūru. Pētniekiem jau ir izdevies izveidot daudzu cilvēka asins šūnu ģenealoģiskos sarakstus. Ir atklāts, ka veselīgu jaunu vīriešu cilmes šūnas veido asins struktūras ar vienādu specializācijas pakāpi. Tomēr ir arī dažas cilmes šūnas, kas dod priekšroku veidot vienu šūnu tipu - piemēram, tās varētu būt sarkanās asins šūnas vai eozinofili. Šī izvēle ir relatīvi stabila un tiek nodota no paaudzes paaudzē.

Kas notiek, palielinoties ar vecumu saistītajām izmaiņām? Atsevišķas cilmes šūnu grupas sāk dominēt pār citām, kas pakāpeniski noved pie kopīgo šūnu grupu daudzveidības samazināšanās. Šīs parādības precīzs mehānisms vēl nav pilnībā izprasts.

Zinātnieki ir iemācījušies izsekot šūnu struktūru iedzimtajai vēsturei, atzīmēt gēnu aktivitātes izmaiņas paaudžu gaitā. Domājams, ka šāda parādība ir piemērojama ne tikai asins šūnām, bet arī citām cilvēka ķermeņa šūnām.

Vispārīgu informāciju par pētījumu skatiet žurnālā Nature