Вдалось з'ясувати, як стовбурові клітини сприймають навколишнє середовище та реагують на нього.

Стовбурові клітини постійно адаптуються до навколишнього середовища для підтримки здоров'я органів і тканин завдяки хімічним сигналам і фізичним впливам. Коли стовбурові клітини не функціонують належним чином, це може призвести до ряду захворювань, включаючи запальні захворювання кишківника (ЗЗК) та рак товстої кишки, коли вони продовжують ділитися, формуючи пухлину.

Досі залишалося незрозумілим, як стовбурові клітини сприймають навколишні фізичні впливи, але нові результати дослідження, опубліковані в журналі Science, під керівництвом доктора Мерієма Багдаді з лікарні SickKids, доктора Тхе-Хі Кіма з SickKids та доктора Даніели Віньєвич з Інституту Кюрі, показали, що виживання стовбурових клітин залежить від двох іонних каналів, званих PIEZO1 і PIEZO2.

«Фізичні властивості середовища навколо стовбурових клітин мають вирішальне значення для нашого здоров'я. Завдяки отриманим знанням ми зможемо вивчити способи відновлення шлунково-кишкового тракту, щоб не лише запобігти пошкодженню стовбурових клітин, але й відновити їх», — сказав Тхе-Хі Кім, старший науковий співробітник програми «Біологія розвитку та стовбурових клітин», SickKids.

Як стовбурові клітини сприймають зміни в кишківнику

У 2018 році доктор Сі Хуанг, старший науковий співробітник програми «Біологія розвитку та стовбурових клітин» в SickKids, виявив, що іонні канали PIEZO впливають на ущільнення пухлини при раку мозку. Надихнувшись цим дослідженням, дослідницька група Кіма вирішила вивчити, як стовбурові клітини кишківника використовують канали PIEZO для підтримання здоров'я та правильного функціонування.

В доклінічній моделі команда дослідників відключила (блокувала) канали PIEZO1 і PIEZO2 в кишківнику. Результати виявилися вражаючими: за відсутності обох каналів PIEZO стовбурові клітини не могли підтримувати свої необхідні функції, що призводило до тяжких захворювань і швидкої смерті. Хоча раніше було відомо, що канали PIEZO виконують різні функції, це дослідження виявило їх несподівану додаткову роль у підтриманні стовбурових клітин.

У лабораторії Кіма та Віньєвич було встановлено, що іонні канали PIEZO допомагають стовбуровим клітинам відчувати фізичні зміни в навколишньому середовищі, наприклад, її жорсткість або розтяжність. Без цих каналів порушувався баланс у двох найважливіших сигнальних шляхах, внаслідок чого стовбурові клітини не помічали важливих змін у навколишньому середовищі та неправильно диференціювалися.

За відсутності каналів PIEZO стовбурові клітини не можуть залишатися стовбуровими клітинами. Натомість вони занадто швидко перетворюються на інші типи клітин, що призводить до серйозних проблем зі здоров'ям.

Це відкриття має велике значення для здоров'я людини, особливо для захворювань з аномальною активністю стовбурових клітин, таких як ЗЗК, яке є одним із найшвидше зростаючих захворювань у світі, та рак кишківника, третій за поширеністю рак.

Вчені все більше переконуються в тому, що наші клітини — це не просто біологічна система, а також система хімічних і механічних сигналів, які керують активністю клітин. Те, як і чому наш організм реагує на ці сигнали, відкриває перед нами нові можливості для досліджень не лише здоров'я кишківника, а й усіх аспектів людського здоров'я.