Испанские исследователи обнаружили, что обработка культур гаплоидных клеток веществом DAB, предшественником противоракового препарата таксола, позволяет долгое время поддерживать долю клеток с одинарным набором хромосом в этой культуре на высоте, сообщается в Cell Reports. Культуры клеток млекопитающих с высоким процентом гаплоидных клеток очень удобны для генетических исследований.
Большинство клеток в организме млекопитающих (за исключением половых) несут два набора хромосом и называются диплоидными. В них каждый ген представлен минимум двумя копиями — аллелями, притом аллели могут отличаться друг от друга в пределах клетки. Это осложняет изучение функций генов, так как в данном случае ученые должны анализировать эффекты сразу нескольких аллелей и каким-то образом отделять их друг от друга.
Поэтому в генетических исследованиях часто применяют клетки дрожжей. Они эукариоты (их клетки имеют ядра), и чаще всего гаплоидны, то есть имеют одинарный набор хромосом. Однако дрожжи — это грибы, то есть представители другого царства, поэтому полученные в экспериментах на них данные нельзя напрямую перенести на животных, в том числе на человека.
Первая линия гаплоидных клеток человека P1-55 появилась лишь в 1999 году. Она происходит от клеток мужчины-пациента с хроническим миелоидным лейкозом. За ней последовали и другие, в том числе HAP1. В них всегда есть диплоидные клетки, и со временем их становится больше, так как в гаплоидных клетках активируются механизмы гибели, которыми управляет белок p53. Соответственно, нужно каким-то образом предотвратить или остановить эти процессы, чтобы процент гаплоидных клеток в культуре дольше оставался высоким.
Сотрудники Национального центра по исследованию рака (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, CNIO) во главе с Оскаром Фернандесом-Капетийо (Oscar Fernandez-Capetillo) использовали клетки HAP1, чтобы отработать механизмы сохранения гаплоидности. Ученые действовали на эти клетки DAB — предшественником распространенного цитостатического средства таксола либо нокодазолом или паклитакселом (тоже цитостатики). Эти вещества выбрали как наиболее перспективные при скрининге 1000 потенциальных кандидатов. Средства этого класса не убивают клетки, но нарушают их деление. Обычно эти препараты действуют на компоненты цитоскелета — микроскопические тяжи из белка тубулина, которые помогают сначала выстраивать хромосомы по экватору делящейся клетки, а потом растаскивать их к разным полюсам.
Под действием цитостатиков диплоидные клетки HAP1 практически прекращали делиться, а гаплоидные продолжали это делать. Наиболее эффективно работал DAB. Чтобы узнать, только ли на эту линию действует данный препарат, ученые протестировали его на диплоидных клетках другого вида — мышиных эмбриональных фибробластах (MEF). Они имеют тенденцию к спонтанной тетраплоидизации — образованию клеток с четырьмя наборами хромосом. Под действием DAB доля тетраплоидных клеток среди фибробластов снижалась. Это значит, что препарат в принципе позволяет уменьшать «среднюю плоидность» в различных культурах клеток.
Открытие полезно не только для специалистов-генетиков, но и для онкологов, отмечают авторы исследования. Использованные в нем цитостатики относятся к таксанам. Получается, что таксаны в определенных дозах (в работе использовали достаточно низкие) могут убирать клетки с аномально высоким числом наборов хромосом из опухолей — а такие клетки встречаются в 7 процентах разновидностей рака. Главный автор статьи, Оскар Фернандес-Капетийо, комментирует: «Результаты исследования могут помочь выявить больных раком, для которых лечение таксолом и другими таксанами окажется особенно эффективным».
Гаплоидные соматические клетки не обязательно имеют опухолевое происхождение. В 2016 году израильские и британские исследователи создали две линии эмбриональных стволовых клеток человека, которые несут одинарный набор хромосом. Эмбриональные стволовые клетки неограниченно делятся, но в норме не несут мутаций, свойственных раковым клеткам.
Светлана Ястребова
