По мере того, как стволовые клетки в крови стареют, накапливаются генетические мутации, которые могут лежать в основе болезней крови, поражающих людей с возрастом, согласно исследованиям, проведенным на мышах исследователями из Медицинской школы Стэнфордского университета.
"Эта и наша предыдущая работа указывают на то, почему пожилые люди более подвержены заболеваниям крови, таким как лейкемия или анемия, и с меньшей вероятностью вырабатывают новые антитела, которые защитят от таких инфекций, как грипп," сказал старший автор Ирвинг Вайсман, доктор медицины, директор Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины и Стэнфордского центра комплексного лечения рака. Работа будет опубликована в номере журнала Nature от 6 июня.
В прошлых исследованиях эта группа исследователей показала, что кроветворные стволовые клетки в костном мозге мышей с возрастом теряют способность делиться и пополнять запасы клеток крови. Вопрос был в том, почему.
Исследователи выдвинули множество теорий о том, как клетки стареют, сказал Деррик Росси, доктор философии, докторант и соавтор статьи. Одна из этих теорий связана с клетками, накапливающими генетические мутации. "Идея состоит в том, что со временем накопленные повреждения ДНК постепенно снижают способность клетки выполнять свои нормальные функции," он сказал.
Однако исследователи полагали, что мутации вряд ли лежат в основе старения кроветворных стволовых клеток, потому что они очень редко делятся, а большинство мутаций возникает во время деления. Считалось, что редкие деления защищают клетки от приобретения новых мутаций.
Росси, Вайсман и другой первый автор, доктор философии Дэвид Брайдер, проверили эту идею в двух разных сериях экспериментов. В первом они изучали кроветворные стволовые клетки мышей, у которых были созданы единичные мутации, которые делают их особенно склонными к накоплению дополнительных генетических ошибок. У каждого из трех разных типов мутантных мышей, которые они изучали, стволовые клетки, по-видимому, вели себя нормально и вырабатывали новые клетки крови.
Однако вся правда проявилась, когда они взяли кроветворные стволовые клетки у любого из трех типов мышей и использовали эти клетки для повторного заселения костного мозга облученных мышей. Этот тип эксперимента очень похож на использование трансплантата костного мозга для восстановления костного мозга у человека, который прошел обширную химиотерапию.
Обычно нескольких стволовых клеток достаточно, чтобы полностью восполнить костный мозг мышей и произвести нормальное количество крови и иммунных клеток. Однако кроветворные стволовые клетки с ошибками, взятые у мутантных мышей, были гораздо менее эффективны при колонизации истощенного костного мозга, чем нормальные стволовые клетки, и становились еще менее эффективными при взятии от старых мутантных мышей.
Росси сказал, что эти результаты предполагают, что мутации, накапливающиеся в стволовых клетках с возрастом, мешают им выполнять свою обычную работу по производству новых клеток крови и иммунной системы. Однако эти результаты были у мутантных мышей. Росси хотел узнать, накапливаются ли стволовые клетки у нормальных здоровых мышей с возрастом.
Чтобы решить эту проблему, во второй серии экспериментов Росси выделил стволовые клетки из костного мозга нормальных молодых и старых мышей, а затем окрасил эти клетки химическим веществом, которое цепляется за белок, связанный с повреждением ДНК. Этот белок может выступать в качестве флага, чтобы выделить повреждение близлежащей ДНК.
Он обнаружил, что молодые стволовые клетки от нормальных мышей не содержат красителей и, следовательно, практически не имеют повреждений ДНК. С другой стороны, более старые стволовые клетки сильно окрашивались.
Все это сводится к одному: кроветворные стволовые клетки действительно накапливают повреждения ДНК с возрастом, хотя они редко делятся, и это повреждение передается на клетки крови и иммунной системы, которые они производят. Вайсман сказал, что эти результаты могут объяснить происхождение рака крови (лейкемии) и иммунных дисфункций, которые возникают с возрастом.
Следующий шаг – показать, верны ли эти результаты на мышах для кроветворных стволовых клеток человека. "Если эту работу экстраполировать на людей, то она полностью согласуется с идеей о том, что кроветворные стволовые клетки являются питательной средой для предлейкемических мутаций," сказал Вайсман, Вирджиния и Д.K. Людвиг, профессор клинических исследований в области онкологических исследований.
Источник: Медицинский центр Стэнфордского университета