Удалось выяснить, как стволовые клетки воспринимают окружающую среду и реагируют на нее

Новое исследование, проведенное специалистами Госпиталя для детей (SickKids) в Канаде и Института Кюри, показывает, как стволовые клетки воспринимают окружающую среду и реагируют на нее, что важно для лечения воспалительных заболеваний кишечника и колоректального рака.

Стволовые клетки постоянно адаптируются к окружающей среде для поддержания здоровья органов и тканей, благодаря химическим сигналам и физическим воздействиям. Когда стволовые клетки не функционируют должным образом, это может привести к ряду заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) и рак толстой кишки, когда они продолжают делиться до образования опухоли.

До сих пор оставалось неясным, как стволовые клетки воспринимают окружающие их физические воздействия, но новые результаты исследования, опубликованные в журнале Science руководителем исследования, доктором Meryem Baghdadi,(Мериема Багдади) из госпиталя SickKids, доктором Tae-Hee Kim (Тхе-Хи Ким) из SickKids и доктором Danijela Vignjevic (Даниэлой Виньевич) из Института Кюри, показали, что выживание стволовых клеток зависит от двух ионных каналов, называемых PIEZO1 и PIEZO2.

«Физические свойства среды вокруг стволовых клеток имеют решающее значение для нашего здоровья. Благодаря полученным знаниям мы сможем изучить способы восстановления желудочно-кишечного тракта, чтобы не только предотвратить повреждение стволовых клеток, но и восстановить их», — сказал Тхэ-Хи Ким, старший научный сотрудник программы «Биология развития и стволовых клеток», SickKids.

Как стволовые клетки воспринимают изменения в кишечнике

В 2018 году доктор Xi Huang (Си Хуанг), старший научный сотрудник программы «Биология развития и стволовых клеток» в SickKids, обнаружил, что ионные каналы PIEZO влияют на уплотнение опухоли при раке мозга. Вдохновившись этим исследованием, исследовательская группа Ким решила изучить, как стволовые клетки кишечника используют каналы PIEZO для поддержания здоровья и правильного функционирования.

В доклинической модели команда исследователей отключила (заблокировала) каналы PIEZO1 и PIEZO2 в кишечнике. Результаты оказались впечатляющими: в отсутствие обоих каналов PIEZO стволовые клетки не могли поддерживать свои необходимые функции, что приводило к тяжелым заболеваниям и быстрой смерти. Хотя ранее было известно, что каналы PIEZO выполняют разные функции, данное исследование выявило их неожиданную дополнительную роль в поддержании стволовых клеток.

В лаборатории Kim и Vignjevic установили, что ионные каналы PIEZO помогают стволовым клеткам ощущать физические изменения в окружающей среде, например, ее жесткость или растяжимость. Без этих каналов нарушался баланс в двух важнейших сигнальных путях, в результате чего стволовые клетки не замечали важных изменений в окружающей среде и неправильно дифференцировались.

При отсутствии каналов PIEZO стволовые клетки не могут оставаться стволовыми клетками. Вместо этого они слишком быстро превращаются в другие типы клеток, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем.

Это открытие имеет большое значение для здоровья человека, особенно для заболеваний с аномальной активностью стволовых клеток, таких как ВЗК, которое является одним из самых быстрорастущих заболеваний в мире, и рак кишечника, третий по распространенности рак.

Ученые все больше и больше убеждаются в том, что наши клетки — это не просто биологическая система, а и система химических и механических сигналов, которые управляют активностью клеток. То, как и почему наш организм реагирует на эти сигналы, открывает перед нами новые возможности для исследований не только здоровья кишечника, но и всех аспектов человеческого здоровья.