Процесс дифференциации, в котором стволовая клетка становится специализированной зрелой клеткой крови, контролируется каскадом событий, в которых определенные гены «включаются» и «выключаются» в строго регулируемом и точном порядке. Инструкции для этого процесса содержатся в самой ДНК в виде коротких регуляторных последовательностей. Эти регуляторные области обычно находятся в «закрытом» состоянии — замаскированы специальными белками, называемыми гистонами, — для защиты от неоправданной активации.
Чтобы получить доступ к инструкциям и «активировать» их, эта ДНК-маска должна быть «открыта» эпигенетическими модификациями гистонов, чтобы код мог быть прочитан необходимыми механизмами.В новой статье, опубликованной в журнале Science доктором Идо Амитом и Дэвидом Лара-Астиасо из отдела иммунологии Института Вейцмана, совместно с профессором Ниром Фридманом и Ассафом Вайнером из Еврейского университета в Иерусалиме, впервые показана динамика гистонов во время развития крови. «События, регулирующие судьбу стволовых клеток, остаются неуловимыми, в значительной степени из-за технических ограничений измерения открытых или закрытых состояний во время развития», — говорит Амит. Современные методы требуют отбора проб из миллионов клеток, чтобы иметь возможность точно определять и анализировать эпигенетическое состояние клетки; количество стволовых клеток крови далеко от этого количества. В сочетании с тем фактом, что каждая стадия развития — мимолетное событие, эти регулирующие регионы очень трудно наблюдать.
Теперь, благодаря новой методике эпигенетического профилирования, разработанной учеными, можно взять образцы и точно проанализировать всего несколько клеток — всего 500. «Используя этот мощный подход, мы смогли идентифицировать точные регуляторные последовательности ДНК, а также различные регуляторные белки, которые участвуют в контроле судьбы стволовых клеток, проливая свет на ранее невидимые части основной программы жизни», — говорит Фридман. .Их исследования также дали неожиданные результаты: до 50% этих регуляторных последовательностей устанавливаются и открываются на промежуточных стадиях развития клеток. Это означает, что эпигенетика активна на стадиях, когда считалось, что судьба клетки уже определена. «Это меняет все наше понимание процесса принятия решений о судьбе стволовых клеток крови, — говорит Лара-Астиасо, — предполагая, что этот процесс более динамичный и гибкий, чем считалось ранее, что дает клетке немного больше свободы действий на более поздних этапах при принятии решения о том, какой тип. ячейки, в которую нужно превратиться, если обстоятельства изменятся ".Хотя это исследование проводилось на стволовых клетках крови мышей, ученые считают, что этот механизм может быть верным и для других типов клеток. «Это исследование вызывает большой интерес в этой области, поскольку закладывает основу для изучения этих регуляторных элементов у людей», — говорит Вайнер.
Обнаружение точной регуляторной последовательности ДНК, контролирующей судьбу стволовых клеток, а также понимание ее механизма открывают перспективы для будущего развития диагностических инструментов, персонализированной медицины, потенциальных терапевтических и диетических вмешательств и, возможно, даже регенеративной медицины, в которой коммитированные клетки могут быть перепрограммированы. и восстановили их полный потенциал стволовых клеток.