Понимание правил игры не только объясняет, как кожа поддерживает себя и заживляет раны, но также показывает, как работают кожные трансплантаты, и подсказывает, как изменение правил может привести к раку.Просмотр фильмов в высоком разрешении о делении клеток кожи человека в реальном времени показал, что они играют в два типа игры в кости: для обслуживания или заживления ран.
В поддерживающей игре шансы сбалансированы между производством и потерей, с вероятностью 50:50, что дочерняя клетка продолжит делиться или остановит деление и мигрирует на поверхность кожи. Эти вероятности поддерживают баланс кожи.
Однако клетки рядом с раной временно переключаются на игру восстановления, в которой шансы на образование делящихся клеток в девять раз выше, что обеспечивает быстрое заживление.«Это исследование демонстрирует, что делящиеся клетки кожи человека могут переключать их поведение между этими двумя режимами обслуживания или восстановления, бросая вызов давнему мнению о том, что обновление и заживление кожи зависит от особой популяции стволовых клеток», — говорит доктор Фил Джонс, старший руководитель группы в Институт Wellcome Trust Sanger и онкологическое отделение MRC Кембриджского университета.Чтобы провести исследование обновления кожи, исследователи сняли живые изображения более 3000 клеток кожи человека, делящихся в культуре. Изображения показали, что отдельные клетки экспоненциально увеличивались в режиме ремонта, пока не образовались многослойные листы ячеек, после чего поведение переключилось в режим обслуживания.
Однако это только половина дела.«Царапая листы клеток в сбалансированном режиме и наблюдая за клетками рядом с царапиной, мы увидели, что они перешли в режим заживления ран, пока царапина снова не закрылась», — говорит доктор Джоанна Фаулер, автор статьи из Института Сэнгера. «Клетки могли переключаться вперед и назад между двумя состояниями по мере необходимости, доказывая, что поведение было обратимым».Потеря кожи из-за ожогов или незаживающих язв может привести к летальному исходу, и операция по пересадке кожи используется для замены обгоревшей или поврежденной кожи.
Листы кожи можно вырастить из очень маленьких участков кожи в лаборатории, и это может спасти жизни пациентов с серьезными ожогами.«Как пластические хирурги, мы десятилетиями выращивали листы кожи от ожоговых пациентов, чтобы спасти жизни. Одна клетка кожи может создать участок диаметром в один сантиметр или более, а многие из них вместе могут образовать целый лист.
Однако до сих пор мы не могли объяснить, как это работает », — говорит д-р Амит Рошан, первый автор и научный сотрудник Кембриджского онкологического центра в онкологическом отделении MRC в Кембридже. «Это исследование объясняет, как расширяются культуры клеток кожи, и может привести к дальнейшему улучшению заживления ран в клинике».Клетки, казалось, чувствовали отсутствие их соседей, переключаясь с обслуживания на режим заживления ран: как только они снова были окружены клетками, они возвращались обратно. Ингибирование клеточной сигнальной белковой киназы ROCK2 не позволяло клеткам в режиме расширения переключаться обратно в сбалансированный режим, указывая на то, что для переключения требовалась сигнализация клеток.
В ходе дальнейшего подтверждения двух режимов игры исследователи обнаружили различия в экспрессии генов между заживляющими ранами и сбалансированными популяциями клеток.«Эти открытия имеют большое значение для понимания рака, когда у клеток слишком много делящихся дочерей.
Мутации могут изменить правила игры и поставить кости в пользу делящихся клеток, что приведет к раку». Доктор Фил Джонс говорит: «Знание о том, что все делящиеся клетки кожи одинаковы, но могут менять их поведение, поможет нам понять, как изменения ДНК, связанные с раком, изменяют поведение клеток».