«Ученым известно, что Bmi1 является центральным управляющим переключателем в взрослых стволовых клетках многих тканей, включая мозг, кровь, легкие и молочные железы», — сказал Офир Кляйн, доктор медицинских наук, руководящий отделом черепно-лицевой и мезенхимальной биологии (CMB). Program и является председателем Отделения черепно-лицевых аномалий в UCSF. «Bmi1 также является канцерогенным геном, который реактивируется в раковых клетках».Исследовательская группа Кляйна показала, что ИМТ1 играет еще одну роль в обеспечении нормального развития процесса.
Отличительной чертой всех стволовых клеток является то, что они незрелые, они продолжают делиться, чтобы пополнить свое количество почти бесконечно, и они генерируют новые специализированные клетки для функционирования в тканях, в которых они находятся, — процесс, называемый дифференцировкой клеток.Переключатель BMI1, сдвинутый в одном направлении, позволяет нормальным стволовым клеткам делиться и обновлять свое собственное количество. Выброшенный в другую сторону, он контролирует пролиферацию клеток.
Но теперь исследовательская группа Кляйна показала, что BMI1 также не дает этому запасу стволовых клеток отделяться от дочерних клеток, которые созревают и превращаются в специализированные клетки неправильного типа в неправильном месте.Новое открытие предполагает, что манипулирование ИМТ1, наряду с другими регуляторными молекулами, может однажды стать одним из шагов, включенных в молекулярные рецепты, чтобы включать и выключать развитие специализированных клеток для создания новых клеточных методов лечения тканей, утраченных в результате травм, болезней или старения. — сказал Кляйн.По словам Кляйна, двойственная роль ИМТ1 также интригует в патологических условиях, таких как рак.
Растущие данные свидетельствуют о том, что многие виды рака вызываются аномально ведущими взрослыми стволовыми клетками или клетками, которые обладают аномально приобретенными свойствами, подобными стволовым клеткам. Некоторые исследователи рака считают, что если бы эти раковые клетки могли стать специализированными клетками, а не стволовыми, когда они делятся, это могло бы замедлить рост опухоли. Кляйн предположил, что одной из стратегий может быть инактивация ИМТ1 в раковых стволовых клетках.
Исследование, проведенное исследовательской группой Кляйна, опубликовано в июльском выпуске журнала Nature Cell Biology и проводилось на взрослых стволовых клетках, обнаруженных в больших резцах мышей.Кляйн, преподаватель Школы стоматологии UCSF, а также Медицинской школы, изучает зубы, кишечник и другие ткани, чтобы понять биологию и молекулярные механизмы, которые регулируют стволовые клетки в этих органах.
Знания, полученные в этих исследованиях, могут еще больше подогреть его особый интерес к поиску новых способов создания замещающей ткани для лечения таких состояний, как болезнь Крона и черепно-лицевые аномалии, а также для выращивания новых зубов.Резец мыши, в отличие от любого человеческого зуба, постоянно растет и, по мнению Кляйна, является привлекательным объектом исследования стволовых клеток. «Существует большая популяция стволовых клеток, и то, как производятся дочерние клетки стволовых клеток, легко отследить — это как если бы они были на конвейерной ленте», — сказал он. В раннем детстве люди обладают стволовыми клетками, которые аналогичным образом стимулируют развитие зубов, но они становятся неактивными после того, как наши взрослые зубы полностью сформированы в раннем детстве.
В текущем исследовании научные сотрудники Брайан Байс, доктор философии, и Джимми Ху, доктор наук, определили, что в основе растущего резца мыши находится группа взрослых стволовых клеток и что эти стволовые клетки обладают активным ИМТ1. Они показали, что BMI1 может подавлять набор генов, называемых Hox-генами, которые при активации запускают развитие определенных типов клеток и структур тела. В резце мыши исследователи показали, что активность BMI1 в стволовых клетках поддерживает их судьбу и предотвращает несоответствующую дифференцировку клеток, подавляя экспрессию Hox-генов.Эта важная роль ИМТ1 в развитии в наблюдении за производством специализированных клеток, вероятно, была сохранена в ходе эволюции, поскольку исследования Hox-генов у плодовых мушек предполагают, что может быть аналогичная роль ИМТ1 как у насекомых, так и у млекопитающих, сказал Кляйн.
Используя мышиный резец, Кляйн и его коллеги намерены продолжить изучение того, как стволовые клетки и их поведение формируются, в свою очередь, по сигналам, которые они получают от окружающих клеток.«Это новое знание фундаментально полезно для понимания того, как контролируется клеточная дифференцировка, и может помочь нам манипулировать стволовыми клетками, чтобы заставить их делать то, что мы хотим от них», — сказал Кляйн.
Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья и Калифорнийским институтом регенеративной медицины.