Вдалося з’ясувати, як стовбурові клітини сприймають навколишнє середовище і реагують на нього

Нове дослідження, проведене фахівцями Госпіталю для дітей (SickKids) в Канаді та Інституту Кюрі, показує, як стовбурові клітини сприймають навколишнє середовище і реагують на нього, що важливо для лікування запальних захворювань кишечника і колоректального раку.

Стовбурові клітини постійно адаптуються до довкілля для підтримання здоров’я органів і тканин, завдяки хімічним сигналам і фізичним впливам. Коли стовбурові клітини не функціонують належним чином, це може призвести до низки захворювань, включно із запальними захворюваннями кишківника (ЗЗК) і раком товстої кишки, коли вони продовжують ділитися до утворення пухлини.

Досі залишалося незрозумілим, як стовбурові клітини сприймають навколишні фізичні впливи, але нові результати дослідження, опубліковані в журналі Science керівником дослідження, доктором Meryem Baghdadi, (Меріема Багдаді) з госпіталю SickKids, доктором Tae-Hee Kim (Тхе-Хі Кім) з SickKids і доктором Danijela Vignjevic (Даніелою Віньєвич) з Інституту Кюрі, показали, що виживання стовбурових клітин залежить від двох іонних каналів, що мають назву PIEZO1 і PIEZO2.

«Фізичні властивості середовища навколо стовбурових клітин мають вирішальне значення для нашого здоров’я. Завдяки отриманим знанням ми зможемо вивчити способи відновлення шлунково-кишкового тракту, щоб не тільки запобігти ушкодженню стовбурових клітин, а й відновити їх», — сказав Тхе-Хі Кім, старший науковий співробітник програми “Біологія розвитку та стовбурових клітин», SickKids.

Як стовбурові клітини сприймають зміни в кишечнику

У 2018 році доктор Xi Huang (Сі Хуанг), старший науковий співробітник програми «Біологія розвитку і стовбурових клітин» у SickKids, виявив, що іонні канали PIEZO впливають на ущільнення пухлини при раку мозку. Надихнувшись цим дослідженням, дослідницька група Кім вирішила вивчити, як стовбурові клітини кишечника використовують канали PIEZO для підтримки здоров’я і правильного функціонування.

У доклінічній моделі команда дослідників вимкнула (заблокувала) канали PIEZO1 і PIEZO2 у кишечнику. Результати виявилися вражаючими: за відсутності обох каналів PIEZO стовбурові клітини не могли підтримувати свої необхідні функції, що призводило до важких захворювань і швидкої смерті. Хоча раніше було відомо, що канали PIEZO виконують різні функції, це дослідження виявило їхню несподівану додаткову роль у підтримці стовбурових клітин.

У лабораторії Kim і Vignjevic встановили, що іонні канали PIEZO допомагають стовбуровим клітинам відчувати фізичні зміни в навколишньому середовищі, наприклад, його жорсткість або розтяжність. Без цих каналів порушувався баланс у двох найважливіших сигнальних шляхах, внаслідок чого стовбурові клітини не помічали важливих змін у навколишньому середовищі та неправильно диференціювалися.

За відсутності каналів PIEZO стовбурові клітини не можуть залишатися стовбуровими клітинами. Натомість вони занадто швидко перетворюються на інші типи клітин, що призводить до серйозних проблем зі здоров’ям.

Це відкриття має велике значення для здоров’я людини, особливо для захворювань з аномальною активністю стовбурових клітин, таких як ЗЗК, що є одним із найшвидше зростаючих захворювань у світі, та рак кишечника, третій за поширеністю рак.

Вчені все більше і більше переконуються в тому, що наші клітини — це не просто біологічна система, а й система хімічних і механічних сигналів, які керують активністю клітин. Те, як і чому наш організм реагує на ці сигнали, відкриває перед нами нові можливості для досліджень не тільки здоров’я кишківника, а й усіх аспектів людського здоров’я.