У учёных появился "третий глаз" для наблюдения за стволовыми клетками

Иллюстрация пресс-службы МФТИ

Учёные из МФТИ, Университета Стоуни-Брука (США), Лаборатории Колд Спринг Харбор (США) и Института биологии развития им. Кольцова РАН (часть работы проводилась на базе Курчатовского института) научились помечать делящиеся стволовые клетки тремя разными метками, — до этого можно было одновременно использовать максимум две метки.

Новый способ повысит точность и скорость анализа деления стволовых клеток. В статье, опубликованной в Stem Cell Reports, учёные продемонстрировали, что с помощью тройной метки можно изучать размножение стволовых клеток в разных тканях.

"Реинкарнация" клеток

Во многих тканях и органах обнаружены стволовые клетки, которые обеспечивают восстановление тканей. Даже во взрослом мозге, вопреки расхожему заявлению, что нервные клетки не восстанавливаются, есть области, где происходит так называемый нейрогенез — развитие новых нейронов. Считается, что нейрогенез играет важную роль в обучении и памяти, реакции на стресс и регенерации повреждённой нервной ткани. Обычно регенерация тканей происходит следующим образом: стволовые клетки делятся, часть из них продолжает делиться, возобновляя запас стволовых клеток, а часть — даёт начало новым взрослым клеткам. В разных тканях этот процесс протекает по-разному, задача учёных — выяснить, как именно он протекает и как на это могут повлиять разные факторы. Чтобы узнать, сколько делений проходят стволовые клетки в той или иной ткани, какова длина клеточного цикла, куда перемещаются новорождённые клетки и во что они превращаются, нужен способ за ними наблюдать.

Рисунок: цикл клетки. Во время фазы G1 происходит подготовка к делению, содержимое клетки, кроме ДНК, удваивается. Во время фазы S с ДНК "снимается копия" — молекулярная машинерия строит дочернюю ДНК по образу и подобию ДНК клетки. G2 — конечный этап подготовки к делению, то есть к митозу (М). Во время фазы G1 клетка может сойти с цикла и перейти в фазу покоя G0, то есть перестать делиться. Иллюстрация пресс-службы МФТИ

Нечёрная метка

Когда в делящейся клетке происходит удвоение ДНК, можно обмануть систему и подсунуть ей меченый "кирпичик" для дочерней ДНК. Для этого в организм вводят аналог тимидина, одного из четырёх "кирпичиков", из которых состоит ДНК, и этот аналог встраивается в дочернюю ДНК вместо тимидина. Остальные "кирпичики" участвуют во многих других реакциях в клетке, поэтому для того, чтобы пометить только новосинтезированую ДНК, используют аналоги именно тимидина. В момент введения аналога тимидина помечаются только те клетки, которые находятся в S-фазе клеточного цикла, потому что именно во время этой фазы происходит удвоение ДНК. Причём когда помеченная клетка поделится и даст потомство, оно тоже будет помечено. Далее учёные могут взять ткань на анализ и обнаружить метки с помощью флюоресцентных антител.

Антитела — это белки, которые вырабатываются клетками иммунной системы, распознают чуждые организму молекулы и садятся на них. Антитела избирательно связываются со своими мишенями, и это свойство широко используется в биологии и медицине. Так, с помощью флюоресцентных производных антител можно  распознавать определённые компоненты внутри организмов

Таким образом можно проследить за судьбой клеток, которые во время вкалывания метки были в S-фазе. В принципе, это можно сделать с помощью одной метки на нескольких группах мышей. Например, первую группу взять на анализ через 2 часа после ввода метки, вторую — через 24, третью — через 48 часов, а затем увидеть, где оказались меченые клетки и понять, как они перемещались. Однако в таком случае нужно слишком много мышей, да и точность страдает: мы следим за клетками не в одном организме. Если есть несколько разных меток, то можно ввести их в разные промежутки времени в одно животное. До настоящего момента учёным было доступно максимум двойное мечение. Но чтобы определить самые важные параметры с помощью двойной метки, всё равно требуется много времени и несколько групп животных.

Сила трёх

Метки, в качестве которых используются аналоги тимидина, распознаются с помощью антител. Но антитела не идеальны и могут связываться не только со "своей" мишенью, но и с похожей. Если одни и те же антитела садятся и на одну, и на другую метку, то их невозможно будет различить. Из-за того, что аналоги тимидина похожи и в большинстве случаев антитела их путают, до недавнего времени можно было использовать только две метки. Не так давно появился новый аналог тимидина, который можно выявлять не антителами, а с помощью так называемой клик-химии, когда присоединение флюоресцентного красителя происходит путём химической реакции. Проблема этого красителя была в том, что при тройном маркировании он оставлял "непрокрашенные" области, на которые садились антитела против двух других меток, в результате чего метки нельзя было различить. Однако учёные нашли способ закупорить эти области — с помощью родственного к красителю, но бесцветного вещества.

 

Фото: кишечник — голубым окрашена первая метка; зелёным — метка, введённая через 24 часа после первой; красным — через 24 часа после второй; белые клетки — это клетки в любой фазе цикла, кроме G0 (т. е. клетки, участвующие в делении). Фото автора исследования

Учёные испробовали метод тройного мечения на стволовых клетках мозга, кишечника и семенников. Наиболее наглядный результат получился на кишечнике: метки, введённые в разное время, распределились в соответствии с известными данными о перемещении клеток в кишечнике. Кроме того, с помощью тройной метки получилось с высокой точностью определить новые важные параметры нейрогенеза. Таким образом, авторы статьи разработали инструмент для исследования стволовых клеток в любой ткани, который превосходит предыдущий по точности и ускоряет и облегчает получение результата.   

Олег Подгорный, старший научный сотрудник лаборатории стволовых клеток мозга МФТИ и один из авторов статьи, комментирует:

"Мы сейчас широко используем тройную метку в анализе нейрогенеза мышей при различных воздействиях: радиационном воздействии, диете, применении различных лекарств, в том числе и противоопухолевой терапии. Кроме того, мы применяем эту технологию для того, чтобы проверить, как влияют на нейрогенез те вещества, которые используются для лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний нервной системы. При болезни Альцгеймера у человека снижаются когнитивные способности и память, и на сегодняшний день накопилось достаточно много данных, свидетельствующих о том, что нейрогенез очень важен для осуществления этих функций мозга".

Источник

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить

Loading...

Срочные новости

Жеребьевка участков для многодетных в Ду…

25 августа с 8:00 до 21:00 в актовом зале Администрации Дубны пройдет жеребьевка земельных участков ...

Рейд "Опасный груз"

В целях профилактики дорожно-транпортных происшествий и пресечения нарушений требований нормативных ...

Ступеньки вокзала "Большая Волга…

Два лестничных схода вокзала "Большая Волга" в Дубне наконец отремонтированы с подачи Госадмтехнадзо...

Городские вакансии от администратора до …

Представляем актуальные вакансии ГКУ МО Дубненский ЦЗН. ГКУ МО Дубненский ЦЗН (Дубна ул.9 Мая д...

Новые льготы для 28 000 дубненцев

Начальник Дубненского управления социальной защиты населения Лидия Алексеевна Габченко сообщила о то...

Реклама

Объявления

Новости бизнеса

На встречу с главой города приглашают бизнес

Торгово-промышленная палата города Дубны и администрация гор...

Итоги национального финала WorldSkills Russia 2018

В Южно-Сахалинске подвели итоги прошедшего с 8 по 12 августа...

Руководители ЗАО "Борисфен" представили …

31 июля Глава города Дубны Максим Данилов, председатель горо...

Разработка резидента ОЭЗ "Дубна" сокраща…

Пресс-служба ОЭЗ "Дубна" рассказала об инновационной разра...

Конкурс на частичную компенсацию для МСП

В 2018 году Министерство инвестиций и инноваций Московс...

Мы в соц сетях

VK
ОК
FB
G+

 

Блоги

Подпишитесь на новые события нашего сайта:Подписаться