Выявлено переключение, инструктирующее клетки кровеносных сосудов становиться стволовыми клетками крови во врем эмбрионального развития у мышей. Используя технологию одиночных клеток исследователи из Wellcome Sanger Institute in Cambridge и the European Molecular Biology Laboratory in Rome открыли, что два набора специфических факторов в клетках действуют один против другого и когда баланс их изменяется, то клетки сосудистых трубок превращаются в свободные клетки крови.

Кровеносные соуды и кровяные клетки развиваются из стволовых клеток у эмбрионов. Фактически стволовые клетки крови, ответственные за генерацию всех типов кровяных клеток, развиваются из сосудистых клеток, выстилающих стенки кровеносных сосудов. Этот процесс происходит у рыб, птиц и млекопитающих и является критическим для формирования кровяных клеток.

Чтобы понять процесс развития клеток крови исследователи изучали 7 транскрипционных факторов, важных для рака крови, используя новые мощные технологии, наз. транскриптомикой одиночных клеток. Они установили, что в эмбриональных клетках мышей, которые являются переходными между сосудистыми клетками и клетками крови, все 7 факторов экспрессируются вместе. Однако, когда они были преобразованы в разные комбинации этих транскрипционных факторов в линиях эмбриональных стволовых клеток (ESCs), используя модель развития эмбриональной крови в чашках, то они обнаружили факторы, разделившиеся неожиданно на два самостоятельных набора, один поддерживал судьбы сосудистых клеток, другой программы клеток крови.

Исследователи открыли, что существует баланс между двумя наборами транскрипционных факторов. Высокие уровни каждого из наборов транскрипционных факторов действует как переключатель у эмбрионов мыши, поддерживая или сосудистые клетки или превращая их в клетки крови.

Dr Martin Hemberg заявил: "Впервые оказалось возможным показать, как группа транскрипционных факторов заставляет сосудистые клетки прекращать развитие в стволовые клетки крови и продемонстрировать силу транскриптомики одиночных клеток для характеристики действительно сложной системы транскрипционных факторов. Используя эту технологию, мы ожидали увидеть точно гены, которые переключаются в каждой одиночной клетке и установили, что транскрипционные факторы действуют как развилка на пути развития клеток крови."

Исследование было технически очень трудным. Не только из-за экспрессии многих факторов одновременно в ESCs, но и потому, что транскриптомика одиночных клеток была применена к большому комплексу транскрипционных факторов.

Dr Tallulah Andrews заявил: "Это очень трудная вычислительная проблема, поскольку большая сеть взаимодействий в комплексе д. быть установлена. Используя недавние новшества в статистике применительно к биологическим вопросам, мы оказались способны предсказать. что одни и те же транскрипционные факторы действуют в противовес дру. др., подобно переключателям скорее, чем сотрудничая др. с др., что и было подтверждено экспериментально."

Знания, полученные в данном исследовании, д. послужить основой для дальнейших исследований в направлении создания стволовых клеток крови для использования их для переливаний или лечения рака крови и смогут также помочь понять метастазирование.

Dr Christophe Lancrin говорит: "Мы выявили регуляторную сеть генов, ответственную за переключение с судеб сосудистых клеток на программу клеток крови, чтобы генерировать стволовые клетки крови. Интересно, что процесс метастазирования при раке также использует изменения в состоянии клеток и мб. использованы сходные процессы с теми, что мы открыли. Если мы сможеи лучше понять, как транскрипционные факторы, ответственные за разные клеточные состояния конкурируют др. с др., то мы сможем начть размышлять о путях, специфиски подавляющих этот процесс и улучшающие шансы выживания раковых пациентов. "