Не все клетки в нашем организме предназначены для увеличения их числа. Считается, что клетки, которые неспособным выполнять в организме необходимые функции, погибают во время раннего развития в процессе, называемом клеточной конкуренцией. Это явление встречается у млекопитающих, а ранее было изучено у мух.

Недавние исследования ученых Рокфеллеровского университета показали, что клетки кожи у мышей участвуют в двух формах конкуренции, одна из которых происходит во время раннего эмбрионального развития, а другая — непосредственно перед рождением. Исследователи считают, что этот клеточный конфликт имеет решающее значение для обновления здоровой кожи.

Победитель получает все

В крыльях развивающихся плодовых мух клетки, которые медленно делятся — так называемые «неудачники» — умирают, когда вступают в контакт с более быстро делящимися «победителями». Хотя этот процесс широко изучался, ученые не знали, для какой цели он может служить, и ограничена ли клеточная конкуренция миром насекомых.

Подняв эти вопросы, исследователи из лаборатории Элейн Фукс, профессора Ребекки Лансфилд, начали искать доказательства конкуренции среди эпителиальных клеток развивающихся мышей. Они создали популяцию неудачников и манипулируя генами, которые замедляют темпы роста клеток, маркировали эти клетки зеленой флуоресценцией. А победителей маркировали  красной флуоресценцией, что позволило контролировать выживание в двух группах клеток.

Исследования показали, что клетки-неудачники гибнут с несоразмерной скоростью по сравнению с победителями.

«Мы увидели, что проигравшие размножались медленнее, но для того, чтобы по-настоящему назвать это соревнованием, нам нужно было показать, что победители их активно устраняют», — говорит пост докторант Стефани Эллис. «Таким образом, мы сделали фильмы, чтобы отслеживать взаимодействия между клетками».

Записи показали, что ячейки побежденных, окруженные победителями, гораздо чаще умирают, чем те, которые общались с другими побежденными, что указывает на то, что две группы действительно конкурировали.

Здоровая конкуренция

Затем ученые задались вопросом, долго ли сохраняется клеточный антагонизм в дальнейшем. Кожа млекопитающих начинается с одного слоя и приобретает дополнительные слои в процессе развития, в конечном итоге образуя прочный, многослойный барьер, который защищает внутреннюю часть тела от внешнего мира.

В своих первых экспериментах исследователи наблюдали гибель клеток только в ранней однослойной ткани. Это открытие, однако, не убедило Эллиса, что конкуренция полностью отсутствует в более зрелой коже.

«Я подумала, что, возможно, многослойные ткани используют другой метод, чтобы избавиться от клеток-неудачников», — говорит она. «И это именно то, что мы видели».

Исследователи обнаружили, что, хотя клетки-неудачники в стратифицированных тканях не умирают, они немного шероховатые: их выталкивают на поверхность кожи, где они в конечном итоге отторгаются. И снова, исследователи обнаружили, что проигравшие с большей вероятностью будут выброшены, когда вступят в контакт с победителями.

Ученые также доказали, что при нарушении конкуренции кожа развивается медленнее и образует менее эффективный барьер. Это первое исследование, которое продемонстрировало, что конкуренция жизненно важна для развития здоровой ткани — открытие, которое, по словам Эллиса, может иметь клинические последствия.

«Если у вас есть барьерное расстройство — например, дефект заживления раны — тогда продвижение лучшей конкуренции может привести к более быстрому восстановлению барьерной функции и более быстрому заживлению», — говорит она.

«Наше исследование также согласуется с исследованиями рака, показывающими, что здоровые клетки часто устраняют клетки с онкогенными мутациями и предотвращают их развитие в рак», — добавляет Фукс. «В этом случае здоровые клетки выступают как победители. В конечном счете, появляется более подходящая раковая клетка, которая наделена оружием, чтобы лучше конкурировать с нормальными клетками ткани — давая статус победителя раковой клетки».

Команда Фукса в настоящее время изучает, как здоровые стволовые клетки теряют свое конкурентное преимущество, в надежде, что конкуренция клеток может быть использована для разработки терапевтической тактики для уничтожения раковых клеток.

Университет Rockefeller США.

от 17 мая 2019 года.