Top.Mail.Ru
Бесплатный подбор врача по Москве и Московской области. Телефон Call центра +7 (499) 519-32-44

Как клетки контролируют деление

Просмотров: 19
Как клетки контролируют деление

Сочетая визуализацию тканей и искусственный интеллект, исследователи Центра Рака Холлингса из Медицинского Университета Южной Каролины глубже исследовали то, как контролируются циклы деления клеток, в этом исследовании, опубликованном в мае 2019 года в Cell Reports.

Обращаясь к давно нерешенному вопросу о том, как клеточное деление контролируется во время развития и нормального поддержания в многоклеточных организмах, Мария Куитино и ее коллеги использовали модели животных и применяли инструменты глубокого обучения для измерения уровней белка и выявления клеточных механизмов, которые ранее могли быть оценены только системами клеточной культуры. Результаты начинают определять возможные ранние события, связанные с неконтролируемым делением клеток, ключевым шагом в ранней прогрессии рака.

Прошлые исследования показали, какие молекулы дают направление клеткам делиться или нет, но это все еще оставило много научных пробелов. Поскольку тела состоят из множества различных типов клеток, которые собираются вместе, чтобы сформировать сложные органы, изучение всего тела сразу может быть очень сложным, но также может быть очень захватывающим и показательным, говорит Густаво Леоне, к.м.н., директор Онкологического Центра Холлингса и автор исследования.

Предыдущие исследования, которые рассматривали отдельные клетки в системах культуры клеток in vitro, дали основные ответы на биологию, происходящую внутри клетки, но пропустили взаимодействия, которые происходят, когда все клетки работают вместе, чтобы сформировать органы. Леоне и его команда подтвердили по меньшей мере 80% прежних знаний, полученных из систем клеточной культуры, и рассмотрели новые важные вопросы, на которые необходимо ответить.

«Не зная, когда и где находится переключатель деления клеток все равно что иметь краски без холста. Теперь у нас есть холст и, следовательно, клеточный контекст для того, чтобы понять как эти белки ведут себя внутри клеток в организме», — говорит Леоне.

Пятилетний проект исследовал «когда «и» где» критическое семейство белков транскрипционного фактора (семейство E2F) экспрессируется в клетках млекопитающих. Млекопитающие имеют по крайней мере девять различных факторов транскрипции E2F, которые имеют активационные (on) или репрессивные (off) функции. Все единицы внутри клеток должны работать должным образом, чтобы создать функционирующий орган. «Наша ДНК содержит код, чтобы создать несколько белков, которые являются функциональными единицами наших клеток. Транскрипция — это первый биологический процесс, который создает белки из ДНК, и факторы транскрипции являются переключателями включения и выключения для этого процесса», — объясняет Леоне.

Вам может быть интересно:  Редкие мутации генов могут предотвратить сердечные заболевания

Рак является одним из самых распространенных заболеваний, которое возникает, когда клетки размножаются бесконтрольно. Понимание включения и выключения, факторов транскрипции, необходимо для понимания процессов протекающих в болезнях, таких как рак.

Вместо изучения регуляции деления клеток в культивируемых клетках (или in vitro) исследователи использовали подход для всего организма. В этом исследовании были сделаны два важных открытия. Самым удивительным открытием во время этой работы было то, что одно и то же семейство белков E2F организовано в два модуля, которые работают одинаково во всех типах клеток и органах нашего тела. «Таким образом, похоже, что развился универсальный механизм для управления делением клеток, независимо от разнообразия типов клеток, существующих в наших телах», — говорит он.

Вторым открытием стала разработка инструментов, позволяющих с такой степенью точности анализировать белки в сложных тканях. Важнейшим фактором искусственных инструментов, разработанным в этом исследовании, был исследователь Центра Рака Холлингса Тьерри Пекот, к.м.н. «Чтобы иметь возможность разрабатывать инструменты, которые могут обнаруживать нечастое присутствие транскрипционных факторов в каждой клетке и количественно оценивать их, важно как с клинической точки зрения так и с биологической», — говорит Пекот.

Лаборатория Леоне использовала возможности искусственного интеллекта для количественной оценки факторов транскрипции многочисленных клеток в тканях мыши. Несмотря на то, что ранее для медицинской визуализации использовались инструменты, основанные на глубоком обучении, они не были достаточно продвинуты, чтобы распознавать отдельные клетки на микроскопических изображениях в тканях/органах. Технология, используемая лабораторией, аналогична тому, как самоходные автомобили распознают объекты на улице и позволяют идентифицировать отдельные ячейки.

Зачастую точная клиническая значимость того или иного биологического открытия остается неясной на протяжении десятилетий. В настоящее время другие документы и новые данные из этой группы показывают намеки на роль E2F в раке. Лаборатория Леоне обнаружила, что три фактора транскрипции (E2F3A, E2F8, E2F4) работают вместе, чтобы контролировать деление клеток, в то время как два других объединяются, чтобы остановить деление клеток. Эти результаты обеспечивают прочную основу для дальнейших исследований для понимания этих сложных механизмов.

Вам может быть интересно:  Открыт новый слой роговицы глаза

Этот национальный институт финансируемых исследований в области здравоохранения был движим международной группой исследователей с широкой подготовкой и опытом, с ведущими авторами из Аргентины, Франции и Китая.

Исследование ставит важные вопросы для будущих работ, говорит Леоне. Используя передовые технологии, «мы обнаружили, когда и где в неповрежденных организмах выражены модули включения и выключения для деления клеток. «Однако мы не знаем, почему существует несколько переключателей включения и выключения, и имеют ли эти переключатели избыточные роли.»

Источник: Medical University of South Carolina

Дополнительная информация:

Отзывы и комментарии

Добавить комментарий

*

Контакты

Информационные материалы на данном сайте представляют собой статьи, написанные практикующими медицинскими специалистами и косметологами на основе практики или по информации, которая есть в открытом доступе как в сети Internet так и в различных печатных изданиях.

Doktorlaser.ru не несет ответственности за любые возникшие убытки, информацию или услуги.

В первую очередь всегда обращайтесь к врачу.