Самонаводящаяся «заплата» на рану

Клетка-лидер (большая зеленая, сверху), тянущая за собой массу более мелких клеток-последователей. Иллюстрация Physorg

Раны со временем затягиваются, оставляя после себя рубцы и шрамы. Четыре года назад сотрудники лондонского Кингс-колледжа писали в журнале «Труды АН США» (PNAS), что примерно одна из полутысячи клеток костного мозга – органа кроветворения – может превращаться в кожу. Речь шла о том, что стволовые клетки костного мозга, дающие обычно лимфоциты и эритроциты, могут менять направление специализации и превращаться в эпидермис – наружный слой кожи.

Англичане идентифицировали даже стрессовый протеин, выделяемый в ране и попадающий в кровь. Этот белок привлекает клетки костного мозга, на поверхности которых есть белковый рецептор ростового фактора тромбопластинок. Известно, что мутации гена этого фактора обнаруживаются в самых разных опухолях. Авторы полагали, что использование протеина раневого стресса поможет бороться с хронически открывающимися ранами и плохо заживающими дефектами у людей, страдающих диабетами разных типов.

К сожалению, все оказалось не так просто, хотя в начале 2015 года наметился определенный прогресс. Сначала сотрудники Института интеллектуальных систем в Штутгарте описали в приложении к журналу Nature белок мерлин, названный по имени мага из цикла о рыцарях Круглого стола, который, как оказалось, в норме тормозит миграцию эпителиальных клеток. Механический стресс, возникающий по краям ран и язв, снимает блок мерлина, в результате чего активируются сигнальные ферменты, мутации генов которых приводят к онкологическим заболеваниям. Эти ферменты активируют МАРК (Mitogen-Activated Protein Kinases), или киназные энзимы, подталкивающие клетки к делению.

Перемещение белковых масс к оболочке-мембране осуществляется молекулярными моторами по внутриклеточным микротрубочкам. Метастазирующие клетки опухоли, таким образом, не изобретают ничего нового, а просто используют наработанные клеточные механизмы. Это объясняет интерес ученых к клеткам-лидерам, которые при заживлении ран тянут за собой хвост из 10–20 клеток-последователей (followers).

Исследователи Аризонского университета показали в журнале Nature Communications такую клетку. Она характеризуется повышенной активностью функциональных протеинов и размерами цитоплазмы. Интересно, что указанные изменения клеточной структуры запускаются белками, сходными с теми, что были первоначально выделены у вирусов гепатита С и лихорадки денге.

Успех достигнут при анализе генной активности в одной отдельно взятой клетке, изменения которой стимулируются белком, включающим активность гена эмбрионального развития Notch. Мутации этого гена также приводят к ракам и метастазированию. Пара белковых продуктов снимает тормоз мерлина. В результате формируется клетка-лидер. К удивлению авторов исследования, ее «изъятие» не приводит к остановке клеточного движения. Из массы «фолловеров» быстро выделяется новый лидер.

Новое открытие позволит более целенаправленно вести поиски стимуляторов раневого заживления и в то же время ингибиторов метастазирования при лечении раковых опухолей. Сами аризонские исследователи сравнивают открытые ими клетки-лидеры с царицами муравьев, без которых невозможно существование муравейника, а также с вожаками клиньев, формирующихся в ходе дальних птичьих перелетов.