Российско-американская группа учёных разработала новую технологию анализа деления стволовых клеток: исследователи предложили использовать три метки делящихся клеток вместо традиционных двух. Авторы статьи, опубликованной в журнале Stem Cell Reports, утверждают, что такой подход позволит повысить точность и скорость анализа.

Стволовые клетки представляют научную и практическую ценность за счёт способности самостоятельно обновляться: происходит деление клеток посредством митоза, при котором одна часть стволовых клеток продолжает делиться, а другая преобразуется (дифференцируется) в специализированные клетки. Для клеток разных органов и тканей этот процесс неодинаков, важно определить, как он протекает и от каких факторов зависит.

Цикл клетки. Во время фазы G1 происходит подготовка к делению: содержимое клетки, кроме ДНК, удваивается. Во время фазы S с ДНК «снимается копия» — молекулярная машинерия строит дочернюю ДНК по образу и подобию ДНК клетки. G2 — конечный этап подготовки к делению, то есть к митозу (М). Во время фазы G1 клетка может сойти с цикла и перейти в фазу покоя G0, то есть перестать делиться. Иллюстрация пресс-службы МФТИ

Метки стволовых клеток – распространённый механизм для наблюдения, с его помощью определяют количество делений, длину клеточного цикла и дальнейшую судьбу «новорождённых» клеток. Процесс происходит путём замены тимидина в дочерней ДНК на его аналог во время фазы удвоения ДНК, при этом метка будет передаваться и потомству помеченной клетки. В дальнейшем для обнаружения клетки используются флуоресцентные антитела. Сложность способа в том, что аналоги тимидина схожи, и антитела не всегда находят нужную цель, путая метки. По этой причине учёные использовали не более двух меток за раз.

Исследователи из Московского физико-технического института (Россия, Москва), Института биологии развития РАН (Россия, Москва), Университета Стоуни-Брука (США, Нью-Йорк) и Лаборатории Колд Спринг Харбор (США, Нью-Йорк) предложили использовать еще одну метку. Обнаружение новой метки происходит без помощи антител. Флуоресцентный краситель присоединяется химическим путём с использованием технологии так называемой клик-химии, которая позволяет быстро и точно «собирать» нужные структуры из небольших элементов. С помощью родственного красителю бесцветного вещества учёные предлагают перекрывать неокрашенные области клетки для исключения присоединения антител других меток и последующей за ним путаницы.

Кишечник — голубым окрашена первая метка; зелёным — метка, введённая через 24 часа после первой; красным — через 24 часа после второй; белые клетки — это клетки в любой фазе цикла, кроме G0 (т. е. клетки, участвующие в делении). Фото автора исследования

Исследование направлено, прежде всего, на анализ нейрогенеза – образования новых нейронов. Учёные подчёркивают значимость этого процесса для памяти и обучения человека, а также регенерации нервной ткани. «Мы сейчас широко используем тройную метку в анализе нейрогенеза мышей при различных воздействиях: радиационном воздействии, диете, применении различных лекарств, в том числе и противоопухолевой терапии. Кроме того, мы применяем эту технологию для того, чтобы проверить, как влияют на нейрогенез те вещества, которые используются для лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний нервной системы. При болезни Альцгеймера у человека снижаются когнитивные способности и память. На сегодняшний день накопилось достаточно много данных, свидетельствующих о том, что нейрогенез важен для осуществления этих функций мозга», — комментирует значимость работы один из ее авторов, старший научный сотрудник лаборатории стволовых клеток мозга МФТИ Олег Подгорный.

Автор Анжелика Ким