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 pre takmer všetky orgány a tkanivá. Štruktúry sa obnovujú vďaka zásobe kmeňových buniek . V tele dospelého človeka sa denne vytvorí päťsto miliárd nových krviniek: erytrocyty, lymfocyty, krvné doštičky (krvné platničky).

V procese delenia krviniek jednotlivé dcérske štruktúry naďalej plnia úlohu kmeňových buniek na udržanie ich počtu a zvyšok sa premieňa na krvinky. Táto transformácia prebieha v etapách a každá primárna kmeňová bunka je schopná vytvoriť nejakú krvnú bunku. Od čoho závisí výber bunkovej transformácie a majú kmeňové bunky špecializáciu?

Tu je dôležité analyzovať „dedičnú predispozíciu“ určitých štruktúr. Pre každú jednotlivú bunku je teda potrebné nájsť jej „predkov“ – teda predchádzajúce bunky a „predchádzajúce predchádzajúce bunky“: zostaviť takzvaný bunkový „genealogický strom“. Na tento účel sa pomocou metód genetického inžinierstva vloží do bunkovej DNA špeciálny génový tag, ktorý umožňuje jeho ďalšie pozorovanie v bunkovej populácii. A nemalo by to byť len označenie, malo by sa upravovať v každej fáze delenia.

O takéto projekty majú záujem vedci z mnohých výskumných laboratórií vrátane Massachusettského technologického inštitútu, Dana-Farber Cancer Research Institute atď.

Pred časom vedci zistili, že prirodzený genetický marker, ktorý dokáže rozlíšiť medzi generáciami buniek, je mitochondriálna DNA. Mutácie sa v ňom vyskytujú často a je pomerne ľahké ich vystopovať, na rozdiel od DNA jadra.

K dnešnému dňu existuje veľa spôsobov, ako pozorovať akúkoľvek štruktúru. Vedci už dokázali zostaviť 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 by to mohli byť červené krvinky alebo eozinofily. Táto preferencia je relatívne stabilná a prenáša sa z generácie na generáciu.

Čo sa stane s nárastom zmien súvisiacich s vekom? Jednotlivé skupiny kmeňových buniek začínajú prevládať nad ostatnými, čo postupne vedie k znižovaniu diverzity spoločných bunkových skupín. Presný mechanizmus tohto javu ešte nie je úplne objasnený.

Vedci sa naučili sledovať dedičnú históriu bunkových štruktúr, všímať si zmeny v génovej aktivite v priebehu generácií. Pravdepodobne sa takýto jav vzťahuje nielen na krvinky, ale aj na iné bunky ľudského tela.

Všeobecné informácie o štúdii nájdete v časopise Nature