Vedci objavili bunky, ktoré dokážu oklamať smrť a obnoviť poškodené tkanivo
Vedci odhalili bunky, ktoré po ožiarení spustia apoptózu, no nezomrú. Namiesto toho sa podieľajú na regenerácii tkaniva a môžu pomôcť vysvetliť aj odolnosť rakovinových buniek.
Keď sa tkanivo vážne poškodí, telo dokáže nahradiť veľkú časť zničených buniek novými. Vedci tento jav sledujú už od 70. rokov minulého storočia, no presný mechanizmus zostával dlho nejasný. Nová štúdia z Weizmannovho inštitútu vied ukazuje na skupinu buniek, ktoré spustia časť programu vlastnej smrti, no namiesto zániku sa začnú množiť a pomáhajú obnoviť poškodené tkanivo.
Niektoré bunky spustia apoptózu, no prežijú
Tomuto javu sa hovorí kompenzačná proliferácia. Vedci si ho prvýkrát všimli ešte v 70. rokoch na larvách octomiliek. Vysoká dávka žiarenia im vážne poškodila tkanivo, z ktorého sa neskôr vyvíja krídlo, no larvy ho dokázali znovu doplniť a dospelé muchy mali funkčné krídla. Podobný spôsob obnovy tkaniva vedci neskôr pozorovali aj pri ďalších živočíchoch vrátane človeka.
Dôležitú úlohu pritom hrajú kaspázy, teda enzýmy spojené najmä s apoptózou, programovanou bunkovou smrťou. Za bežných okolností iniciačná kaspáza spustí ďalšie enzýmy, ktoré bunku postupne rozložia. Pri bunkách, ktoré sledoval tím z Weizmannovho inštitútu, sa však tento proces v určitom bode zastavil.
Tím Tslil Braunovej z laboratória profesora Eliho Aramu našiel bunky, v ktorých sa iniciačná kaspáza síce aktivovala, no ďalší krok vedúci k ich zániku sa už nespustil. Bunky prežili, začali sa deliť a podieľali sa na obnove poškodeného tkaniva.
DARE bunky riadili obnovu poškodeného tkaniva
Vedci larvy octomilky Drosophila ožiarili ionizujúcim žiarením a následne sledovali, čo sa s bunkami deje. Pomohol im pritom genetický senzor, ktorý s oneskorením ukázal, v ktorých bunkách sa aktivovala kaspáza Dronc, teda funkčný náprotivok ľudskej kaspázy-9.
Neprehliadni
Práve vďaka tomuto oneskoreniu si vedci všimli bunky, ktoré už mali Dronc aktívny, no napriek tomu nezomreli. Nazvali ich DARE.
„Chceli sme nájsť bunky, ktoré stlačia tlačidlo sebazničenia, no napriek tomu prežijú,“ vysvetľuje Braun. „Takto sme objavili populáciu buniek, ktoré sme nazvali DARE bunky. Nielenže prežili ožiarenie, začali sa množiť, opravovali poškodené tkanivo a za 48 hodín doplnili takmer polovicu z neho.“
Popri nich našli aj druhú skupinu, NARE. Pri týchto bunkách senzor aktiváciu Dronc nezachytil, no aj ony sa podieľali na obnove tkaniva. Rozdiel sa ukázal až vtedy, keď vedci DARE bunky odstránili. NARE bunky samy nestačili a ich delenie sa už nedokázalo zvýšiť natoľko, aby regeneráciu potiahli ďalej.
Zaujímavé bolo aj to, odkiaľ DARE bunky dostávajú prvý impulz. Experimenty ukázali, že ich aktiváciu podporujú signály z buniek, ktoré po ožiarení odumierajú. Čo presne tento signál tvorí, zatiaľ vedci nevedia.
Myo1D zabráni tomu, aby bunka dokončila apoptózu
DARE bunkám pomáha prežiť bielkovina Myo1D. Viaže sa na Dronc a drží ho pri bunkovej membráne, čím bráni tomu, aby sa naplno spustila ďalšia fáza apoptózy a aktivovali sa efektorové kaspázy.
Dronc tak v bunke zostáva aktívny, no namiesto jej zničenia sa jeho aktivita zapojí do signálov, ktoré podporujú ďalšie delenie.
„Videli sme, že hoci sa v týchto bunkách iniciačná kaspáza aktivuje, proces smrti sa tam zastaví a nepokračuje ďalej,“ hovorí Arama.
Keď vedci Myo1D potlačili, DARE bunky začali odumierať častejšie a tkanivo sa obnovovalo horšie.
Myo1D je zaujímavá aj z pohľadu rakoviny. Staršie práce ju spájali s rastom nádorov a vyšším rizikom malignity. Nová štúdia ukazuje, že môže bunke pomôcť prežiť aj v situácii, keď už spustila časť programu vedúceho k jej smrti. Či rovnaký mechanizmus využívajú aj ľudské nádory, však táto práca neukázala.
Potomkovia DARE buniek boli po druhom ožiarení odolnejší
Po prvom ožiarení nechali vedci tkanivo 48 hodín obnovovať a potom rovnaký zásah zopakovali.
Pri prvom ožiarení odumrelo počas sledovaného obdobia približne 25 % buniek. Po druhom zásahu to bolo už len okolo 13 %. Najviac sa rozdiel prejavil pri potomkoch DARE buniek.
Na apoptózu vyvolanú žiarením reagovali približne sedemkrát slabšie než bunky pôvodného tkaniva. Vyššiu odolnosť si vytvorili aj NARE bunky, pri ktorých bola približne trojnásobná.
„Toto by mohlo pomôcť vysvetliť, prečo sa opakujúce sa nádory po ožiarení stávajú odolnejšími,“ poznamenáva Arama.
Výsledok naznačuje, že vlastnosti, vďaka ktorým niektoré bunky prežili prvé ožiarenie, zostali zachované aj v ich potomkoch. To je dôležité aj z pohľadu rakoviny. Ak po liečbe prežijú práve odolnejšie bunky, ďalší zásah na ne už nemusí fungovať rovnako účinne.
NARE bunky tlmia rast DARE buniek
DARE a NARE bunky pritom nepracujú oddelene. DARE bunky podporujú delenie NARE populácie, zatiaľ čo NARE bunky spätne tlmia rast DARE buniek. Výsledkom je rovnováha, pri ktorej sa poškodené tkanivo doplní bez toho, aby sa bunky delili nekontrolovane.
Keď vedci množstvo DARE buniek iba znížili, NARE bunky začali deliť rýchlejšie a časť výpadku nahradili. Po úplnom odstránení DARE buniek sa to už nestalo. NARE bunky teda pri obnove tkaniva potrebujú signály, ktoré prichádzajú práve od DARE populácie.
Štúdia vyšla v časopise Nature Communications a zatiaľ opisuje mechanizmus pozorovaný na octomilkách. Pri ľudských nádoroch ho vedci v tejto práci netestovali.
Ak sa však podobný proces potvrdí aj pri rakovinových bunkách človeka, nebude stačiť jednoducho ho „vypnúť“. Rovnaké mechanizmy, ktoré môžu pomáhať poškodenej bunke prežiť, totiž zdravému tkanivu zároveň umožňujú zotaviť sa po poškodení.
