Gény určujú špecializáciu kmeňových buniek

Určité typy kmeňových buniek si „vyberajú“ špecializáciu človeka.

Bunkové štruktúry organizmu postupne starnú a odumierajú, pričom ich nahrádzajú nové bunky. Tento mechanizmus je charakteristický takmer pre všetky orgány a tkanivá. Štruktúry sa obnovujú vďaka rezerve kmeňových buniek. V tele dospelého človeka sa denne vytvorí päťsto miliárd nových krviniek: erytrocyty, lymfocyty, krvné doštičky (krvné platničky).

Počas procesu delenia krviniek jednotlivé dcérske štruktúry naďalej plnia úlohu kmeňových buniek, aby si udržali svoj počet, a zvyšok sa transformuje na krvinky. Táto transformácia prebieha postupne a každá primárna kmeňová bunka je schopná vytvoriť nejakú krvinku. Od čoho závisí výber bunkovej transformácie a majú kmeňové bunky špecializáciu?

Tu je dôležité analyzovať „dedičnú predispozíciu“ určitých štruktúr. Preto je pre každú jednotlivú bunku potrebné nájsť jej „predkov“ – teda predchádzajúce bunky a „predchádzajúce predchádzajúce bunky“: zostaviť takzvaný bunkový „genealogický strom“. Na tento účel sa pomocou metód genetického inžinierstva do bunkovej DNA vloží špeciálna génová značka, ktorá umožňuje jej ďalšie pozorovanie v bunkovej populácii. A nemala by to byť len značka, mala by byť modifikovaná v každej fáze delenia.

O takéto projekty majú záujem vedci z mnohých výskumných laboratórií vrátane Massachusettského technologického inštitútu, Dana-Farberovho výskumného ústavu pre rakovinu atď.

Vedci už pred časom zistili, že prirodzeným genetickým markerom, ktorý dokáže rozlíšiť medzi generáciami buniek, je mitochondriálna DNA. Mutácie sa v nej vyskytujú často a na rozdiel od DNA jadra je ich relatívne ľahké vysledovať.

Doteraz existuje mnoho spôsobov, ako pozorovať akúkoľvek štruktúru. Výskumníci už dokázali vytvoriť genealogické zoznamy mnohých ľudských krviniek. Zistilo sa, že kmeňové bunky zdravých mladých mužov tvoria krvné štruktúry s rovnakým stupňom špecializácie. Existujú však aj niektoré kmeňové bunky, ktoré uprednostňujú vytvorenie jedného bunkového typu – napríklad môžu to byť červené krvinky alebo eozinofily. Táto preferencia je relatívne stabilná a prenáša sa z generácie na generáciu.

Čo sa deje, keď sa zmeny súvisiace s vekom stupňujú? Jednotlivé skupiny kmeňových buniek začínajú prevládať nad ostatnými, čo postupne vedie k poklesu diverzity bežných bunkových skupín. Presný mechanizmus tohto javu ešte nie je úplne objasnený.

Vedci sa naučili sledovať dedičnú históriu bunkových štruktúr a zaznamenávať zmeny v aktivite génov v priebehu generácií. Pravdepodobne sa tento jav vzťahuje nielen na krvné bunky, ale aj na iné bunky ľudského tela.

Všeobecné informácie o štúdii nájdete v časopise Nature