Существует ли связь между характером деления стволовых клеток и неопластическим процессом?

Как известно, стволовые клетки обладают способностью к самообновлению и клеточной дифференцировке, и стратегия, направленная на выполнение этих двух задач реализуется в процессе асимметричного деления. Но в этом случае количество стволовых клеток остаётся неизменным. Однако в случае заболевания или повреждения для купирования возникающих дефектов количество стволовых клеток должно быть увеличено, что предполагает наличие динамического контроля над их численностью.

У всех организмов возрастание числа клеток осуществляется за счёт симметричного митотического деления. В случае стволовых клеток они также могут делиться симметрично, поддерживая как самообновление, так и дифференцировку . Доказательства о наличии симметричного клеточного деления получены как на модельных объектах – круглых червях нематодах и плодовой мушке дрозофиле, так и на позвоночных (в том числе и на млекопитающих).

Возможность к симметричному самообновлению стволовых клеток имеет большое значение для онтогенеза, обеспечивая пластичность развития, проблемы роста организма и повышенную способность к регенерации. Однако одновременно это таит в себе и риск развития рака.

Так, в исследованиях на дрозофиле показано, что в случае нарушения механизма асимметричного деления нейробластов, они начинают делиться симметрично и формируют опухоли. Эволюционный процесс закрепил консервативную связь способности к асимметричному делению и подавлению канцерогенеза. Например, у дрозофилы ген APC (adenomatous polyposis coli) необходим для асимметричного деления сперматогониальных стволовых клеток и выполняет роль опухолевого супрессора в интестинальном эпителии млекопитающих. Делеция других гомологичных генов (LGL, HUGL-1) часто выявляется при исследовании опухолевых клеток человека, а у мышей приводит к потере полярности и дисплазии центральной нервной системы.

Другие факты, подтверждающие наличие связи между симметричным клеточным делением и раком, связаны с наблюдением, что некоторые генные продукты могут индуцировать симметричное деление и функционировать как онкогены в клетках млекопитающих. Например, это относится к атипичной протеин-киназе aPKC, которая у дрозофилы функционирует при симметричном делении нейробластов и была идентифицирована как онкоген при раке лёгкого у человека.

Различную судьбу клеток при асимметричном делении связывают с расположением веретена деления и функционированием центросом.

Итак, длительное симметричное деление стволовых клеток млекопитающих в ходе эмбрионального развития создаёт пул стволовых клеток и тканей, способных к регенерации. Не исключено, что способность к переключению между симметричным и асимметричным делением является главным адаптационным механизмом, обеспечивающим регенерацию и долгожительство. Но потенциальной платой за частое использование симметричного деления стволовыми клетками является повышение частоты рака, который возникает при трансформации соматических стволовых клеток.

Идея, что симметричное деление ассоциировано с неопластической пролиферацией остаётся пока на уровне гипотезы. Однако, возможно, изучение машины асимметричного деления позволит идентифицировать новые важные механизмы, подавляющие онкогенез. И главный вопрос для будущих исследований – как стволовая клетка осуществляет переключение между асимметричным и симметричным делением. Выяснение молекулярной природы регуляции этого переключения имеет значение не только для фундаментальной биологии стволовых клеток, но обладает и большой клинической значимостью для терапевтического применения стволовых клеток.

Источник: Nature, Vol. 44, No 29, 2006.