Клетки с неправильным набором хромосом попросили себя убить

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

Похожие новости:
Открыт новый тип деления человеческих клеток
Многим видам злокачественных опухолей свойственно явление кратного увеличения количества хромосом в клетке или полиплоидия. Известно, что, например, в 14 и 35 процентов случаев рака молочной железы и рака желудка, соответственно, имеют тройной или более кратный набор. (Напомним, что нормальные ..
2012-12-19 1505 0 Научные открытия
0
Ученые изучили на бессмертие раковые клетки
Бессмертность раковых клеток объясняется их способностью обманывать естественные защитные механизмы, назначение которых заключается в способности пресекать полиферацию. Как правило раковые клетки используют фермент теломеразу для того, воздействовать на механизм преодоления, прогрессирующего укорочения хромосом после каждого ..
2012-07-29 1719 0 Научные открытия
0
Рак победим: новые ключевые механизмы клеточного деления
Исследователи из «Bellvitge Biomedical Research Institute» (IDIBELL) определили механизм, с помощью которого белок «Zds1» регулирует ключевые функции в митоз — процесс, который происходит непосредственно перед делением клетки. Результат, который был опубликован в интернет-издании «Journal of Cell ..
2012-05-21 910 0 Научные открытия
0
В хромосомах человека обнаружена 4-спиральная ДНК
Исследователи из Британии обнаружили в человеческих хромосомах функциональную четырехспиральную форму ДНК. Анализ был опубликован в журнале Nature Chemistry, а ее резюме можно прочитать в Nature News. Открытие удалось сделать благодаря использованию помеченных флюресцентными красителями антител, которые связываются ..
2013-01-21 1586 0 Научные открытия
0
В хромосомах человека обнаружена четырехспиральная ДНК
Британские исследователи обнаружили в хромосомах человека функциональную четырехспиральную форму ДНК. Работа опубликована в журнале Nature Chemistry, а ее краткое содержание можно прочитать в Nature News. Открытие удалось совершить благодаря использованию помеченных флюресцентными красителями антител, которые связываются ..
2013-01-21 825 0 Научные открытия
0
Зоологи обнаружили ген бессмертия
Учёные из университета Ноттингема поделили тело плоского червя на 20 частей. Через некоторое время из клеток выросли 20 клонов существа. Зоологи решили разобраться, почему животное не умирает. В результате они обнаружили ген, который по праву можно назвать "геном бессмертия". В ..
2012-03-1 1485 0 Научные открытия
0
Ученые превратили клетки кожи в клетки печени
Ученые из института Университета Калифорнии Гладстон, Сан-Франциско (UCSF), сделали важный прорыв: они нашли способ преобразовать клетки кожи в зрелые, полностью функционирующей клетки печени, которые продолжают функционировать даже после пересадки лабораторным животным. Исследователь Шэн Дин отметил, что им удалось ..
2014-02-24 1276 0 Научные открытия
0
Биологи раскрыли тайну неуправляемого деления раковых клеток
Группа биологов из Института Гульбенкяна в Португалии сумели понять, как материнская клетка при делении распределяет среди дочерних клеток правильное количество центриолей — органелл, участвующих в формировании клеточного центра и веретена деления, и отклонения в численности которых может спровоцировать рак. ..
2016-04-23 1214 0 Научные открытия
0
Открытие австралийского ученого перевернет современную медицину
Исследование Питера Хартмана из Университета Западной Австралии показало, что в грудном молоке содержится большое количество стволовых клеток.  По словам экспертов, данное открытие перевернет современную медицину, и изменит отношение к эмбриональным стволовым клеткам, пишет Meddaily, ссылаясь на New Scientist.  Впервые Хартман обнаружил ..
2011-11-26 2860 1 Научные открытия
0
Создана первая синтетическая дрожжевая хромосома
Генетики из Нью-Йорка сообщили о завершении своего нового проекта. Им удалось воссоздать и реконструировать синтетическую хромосому для дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae. Данный организм является эукариотом и имеет более сложный геном, в отличие от предыдущих экспериментов, но данная хромосома лишена нескольких ..
2014-04-01 834 0 Научные открытия
0
Ученые добыли первые чистые стволовые клетки
Ученым удалось впервые получить чистые эмбриональные стволовые клетки, без загрязнения биологическим материалом. Первая чистая линия клеток - результат двенадцати лет работы Медицинского центра Университета Хадасса. Чистые клетки можно будет использовать для получения различных тканей человеческого ..
2012-07-4 1089 0 Научные открытия
0
Японские ученые научились перепрограммировать клетки
Японские ученые сделали научное открытие, предвещающее новую эру персонализированной медицины. Исследователи показали, что появление стволовых клеток можно ускорить путем погружения клеток крови в кислоту. Стволовые клетки могут превращаться в любую ткань, и они уже были использованы для лечения глаз, сердца ..
2014-02-03 1382 0 Научные открытия
0
Биологи увидели ДНК внутри хромосомных «затычек»
Коллектив биологов и физиков из Университета северной Каролины разработал новый метод на основе атомно-силовой микроскопии, который позволяет проследить движение ДНК как снаружи, так и внутри ДНК-белковых комплексов. Этот метод позволил исследователям рассмотреть в деталях теломеры — «затычки» на концах хромосом, ..
2016-02-13 704 0 Научные открытия
0
Ученые: бактерии способны изменять клетки человека
Учеными впервые показано, что бактерии способны перепрограммировать клетки, превращая их в подобие подвижных стволовых клеток, используемых для проникновения в мышечную и нервную систему организма. Эксперимент проводился на мышах. В ходе исследования ученые внедрили бактерии в глиальные клетки мозга, которые ..
2013-01-21 1625 0 Научные открытия
0
После смерти стволовые клетки живут еще две недели
Ученые мужи и медики постоянно обращают свой взор на предмет изучения стволовых клеток, которые, как всем известно, представляют собой чрезвычайно ценный материал для лечения многих весьма тяжелых заболеваний. К числу таких заболеваний является рак. Французскими учеными ..
2012-06-23 1567 0 Научные открытия
-1