Стволовые клетки пообщались мембранными пузырьками с РНК
Чтобы синхронизировать свое развитие соседние стволовые клетки обмениваются мембранными пузырьками, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Journal of extracellular vesicles. В пузырьках содержалась микроРНК miR-132, которая запускала ускоренный процесс дифференцировки клеток. Такой механизм синхронизации эмбриональных клеток в процессе развития открыт впервые.
Межклеточная коммуникация необходима для поддержания целостности организма — так клетки дают друг другу обратную связь о развитии, питании, стимулах окружающей среды и много другом. Для этого существует несколько механизмов: например, соседние клетки могут передавать друг другу сигнальные молекулы без всякой упаковки — паракринным способом. Также соседние клетки могут образовывать щелевые контакты и передавать вещества через них. А на более дальние расстояния сигнал можно передавать в мембранных пузырьках, которые сохраняют вещество от разрушения.
Особенно важная межклеточная коммуникация между клетками раннего эмбриона — всего из одной зиготы им предстоит образовать все органы и ткани организма. Для этого эмбриональные стволовые клетки могут достигать фенотипической синхронности — более медленные клетки догоняют соседей по стадии дифференцировки. Однако вопрос о том, как именно «быстрые» клетки заставляют соседей ускоряться, до сих пор не был изучен.
Исследователи из университета Киото под руководством Томохиро Минокава (Tomohiro Minakawa) создали линии эмбриональных стволовых клеток мышей, чтобы исследовать их коммуникацию. Для этого клетки выделили из ранних эмбрионов мышей и поддерживали их размножение в лабораторных условиях. При этом одну из линий клеток биологи заставили развиваться и дифференцироваться быстрее — для этого при помощи генной инженерии в ДНК клеток внесли ген одного из белков, запускающих дифференцировку. Степень развития клеток определяли по молекулярным маркерам, соответствующим той или иной стадии. Затем ученые создали клеточные агрегаты из двух типов клеток и подтвердили синхронизацию.
Биологи предположили три возможных механизма общения клеток для синхронизации: регуляторные молекулы, просветы в стенках соседних клеток и мембранные пузырьки — крупные эндосомы или микровезикулы. Первыми решили проверить мембранные пузырьки — и сразу подтвердили гипотезу. Биологи выключили фермент, выделяющий мембранные пузырьки наружу из клетки и проверили, как синхронизируются клетки на разных этапах развития. Оказалось, что без мембранных пузырьков клетки действительно стали хуже общаться и остались на разных этапах (p<0,05).
Затем биологи проверили, что именно клетки передают друг другу в пузырьках. Всю РНК в пузырьках просеквенировали и обнаружили, что больше всего работают 6 типов микроРНК — коротких регуляторных нуклеотидных последовательностей. Исследователи создали 6 линий, в каждой из которых синтез одной из микроРНК был повышен и провели эксперименты с клеточными агрегатами. Значительно усилила дифференцировку клеток лишь одна микроРНК — miR-132. Чтобы подтвердить ее роль в синхронизации, биологи отключили ее синтез в одной из клеточных линий — и эффект действительно пропал. После дополнительного анализа ученые обнаружили, что микроРНК воздействует на белки-участники пути дифференцировки и запускает у «медленных» клеток тот же каскад реакций, что и у «быстрых».
Межклеточная коммуникация важна не только для стволовых клеток в процессе развития, но и для искусственных клеток — мембранных структур для адресной доставки лекарств. Недавно такие клетки научили общаться с клетками млекопитающих и способствовать их развитию в нейроны.
Анна Муравьёва
Благодаря лекарствам гормоны перестали мешать иммунитету бороться с опухолью
Японские ученые описали механизм, благодаря которому лекарства, блокирующие работу эстрогенов, подавили развитие опухолей, не имеющих альфа-рецепторов к эстрогенам. Анализ данных от пациенток с трижды негативным раком молочной железы и эксперименты на мышах показали, что антиэстрогенные препараты снижают иммуносуппрессивное действие эстрогенов в отношении противоопухолевых цитотоксических лимфоцитов. Использование антиэстрогенных препаратов у мышей с опухолями, нечувствительными к эстрогенам, помогло замедлить рост опухолей. Исследование опубликовано в журнале British Journal of Cancer. Эстрогены называют женскими половыми гормонами, но они влияют не только на созревание и работу женской половой системы, но и практически на все органы и системы мужского и женского организма, включая мозг, эпителии, костную ткань и иммунную систему. В эпителиальных клетках молочных желез и женской половой системы есть альфа-рецепторы к эстрогенам, регулирующие рост и дифференцировку в разные фазы менструального цикла. Такие же рецепторы есть и во многих опухолевых клетках: примерно три четверти раков молочной железы экспрессируют альфа-рецепторы, а блокада рецепторов и блокада выработки эстрогенов лежат в основе лечения пациенток (и пациентов). В течение последних 30 лет появляются наблюдения, согласно которым опухоли молочной железы, не экспрессирующие альфа-рецепторы, иногда тоже реагируют на лечение антиэстрогенными препаратами, но механизм этого феномена оставался неясен. Иммунологи и биоинформатики из Университета Хоккайдо во главе с Кэн-итиро Сэйно (Ken-ichiro Seino) описали механизм действия антиэстрогенных препаратов на опухоли, лишенные альфа-рецепторов. Для начала они оттолкнулись от датасета TCGA, в котором содержалась информация о транскриптоме трижды негативного рака молочной железы у 171 пациентки. Ученые выяснили, что чем выше активность гена HSD17B1 в опухоли (ген кодирует фермент, превращающий малоактивный гормон эстрон в активный гормон эстрадиол), тем меньше в опухолевых массах цитотоксических Т-лимфоцитов (r = −0,299, p = 0,00006). У пациенток с высокой экспрессией фермента болезнь протекала агрессивнее. Ученые смоделировали на мышах, как влияет высокий уровень эстрогенов на противоопухолевый иммунитет. Они вводили самкам мышей опухолевые клетки из двух линий, не имеющих альфа-рецепторов к эстрогенам (мышиный трижды негативный рак молочной железы и мышиный колоректальный рак). Половине животных ученые удалили яичники перед введением клеток. У таких мышей уровень эстрогенов был ниже, чем в контрольной группе, но выживаемость была лучше, а опухоли росли медленнее. Если мышам с опухолями и нормально функционирующими яичниками вводить препараты, подавляющие образование эстрогенов (анастрозол) или блокирующие альфа-рецепторы (тамоксифен, фульвестрант), то количество цитотоксических лимфоцитов в опухоли становилось выше, причем эффект не был связан с дополнительными рецепторами к гормонам, которые часто обнаруживают у трижды негативного рака. Лимфоциты, инфильтрирующие опухоль, становились активнее под действием лекарств: в опухоли повышался уровень интерферона гамма и цитотоксических молекул, вырабатываемых активированными лимфоцитами. Когда ученые попытались лечить мышей с трижды негативным раком молочной железы комбинацией химиопрепаратов и фульвестранта, то добавление антиэстрогенной терапии снижало скорость прогрессирования опухоли в 2,5-5 раз. Эксперименты на культуре клеток показали, что активация рецепторов к эстрогенам на лимфоцитах снижает их противоопухолевую активность — подавляет выработку клетками интерлейкина второго типа и активность сигнального пути JAK-STAT (о том, какое отношение он имеет к воспалению, мы рассказывали на примере мышечной ткани). Работа ученых из Университета Хоккайдо показывает: если у давно известного лекарства нет мишени в опухолевых клетках, то это не значит, что лекарство не будет эффективным. Плейотропные эффекты антигормональных препаратов могут быть полезны в иммуноонкологии, но пока рано говорить о том, что связь между эстрогенами и противоопухолевым иммунитетом окончательно расшифрована (в ряде случаев она, видимо, и вовсе работает в противоположном направлении). Тем не менее некоторые антиэстрогенные препараты уже целенаправленно исследуют в лечении эстрогеннегативных опухолей. В онкологии много примеров, когда врачи извлекают пользу из лекарства, которое на первый взгляд не должно было работать. Один из самых ярких примеров — талидомид, у которого в последнее время находят все больше положительных эффектов. О нелегкой судьбе соединения читайте в материале «Готов искупить».