Российские учёные из Московского физико-технического института научились помечать делящиеся стволовые клетки тремя разными метками. До этого можно было одновременно использовать максимум две метки. Новый способ повысит точность и скорость анализа деления стволовых клеток. В статье, опубликованной в Stem Cell Reports, учёные продемонстрировали, что с помощью тройной метки можно изучать размножение стволовых клеток в разных тканях. Поясним, что стволовые клетки, которые обеспечивают восстановление тканей, обнаружены во многих тканях и органах. Даже во взрослом мозге, вопреки расхожему мнению, что нервные клетки не восстанавливаются, есть области, где происходит нейрогенез — развитие новых нейронов. Обычно регенерация тканей происходит следующим образом: стволовые клетки делятся, часть из них продолжает делиться, возобновляя запас стволовых клеток, а часть даёт начало новым взрослым клеткам. В разных тканях этот процесс протекает по-разному, и задача учёных — выяснить, как именно он протекает и как на это могут повлиять разные факторы. Чтобы узнать, сколько делений проходят стволовые клетки в той или иной ткани, какова длина клеточного цикла, куда перемещаются новорождённые клетки и во что они превращаются, нужен способ за ними наблюдать. Когда в делящейся клетке происходит удвоение ДНК, можно обмануть систему и подсунуть ей "меченый кирпичик" для дочерней ДНК. Для этого в организм вводят аналог тимидина, одного из четырёх "кирпичиков", из которых состоит ДНК, и этот аналог встраивается в дочернюю ДНК. Остальные "кирпичики" участвуют во многих других реакциях в клетке, поэтому для того, чтобы пометить только новосинтезированую ДНК, используют аналоги именно тимидина. В момент его введения помечаются только те клетки, которые находятся в S-фазе клеточного цикла, потому что именно во время этой фазы происходит удвоение ДНК. Причём, когда помеченная клетка поделится и даст потомство, оно тоже будет помечено. Далее учёные могут взять ткань на анализ и обнаружить метки с помощью флуоресцентных антител. Таким образом можно проследить за судьбой клеток, которые во время вкалывания метки были в S-фазе. В принципе, это можно сделать с помощью одной метки на нескольких группах мышей. Например, первую группу взять на анализ через 2 часа после ввода метки, вторую — через 24, третью — через 48 часов, а затем увидеть, где оказались меченые клетки и понять, как они перемещались. Но в таком случае потребуется слишком много мышей, да и точность пострадает: следить за клетками придётся не в одном организме. Если есть несколько разных меток, можно ввести их в разные промежутки времени в одно животное. До настоящего момента учёным было доступно максимум двойное мечение. Но, чтобы определить самые важные параметры с помощью двойной метки, всё равно требуется много времени и несколько групп мышей. Кроме того, антитела в качестве меток для распознавания аналога тимидина не идеальны и могут связываться не только со "своей" мишенью, но и с похожей. Если одни и те же антитела садятся и на одну, и на другую метку, то их невозможно будет различить. Из-за того, что аналоги тимидина похожи и в большинстве случаев антитела их путают, число меток и ограничивалось двумя. Но не так давно появился новый аналог тимидина, который можно выявлять не антителами, а с помощью так называемой клик-химии, когда присоединение флуоресцентного красителя происходит путём химической реакции. Проблема этого красителя была в том, что при тройном маркировании он оставлял "непрокрашенные" области, на которые садились антитела против двух других меток, в результате чего метки нельзя было различить. Однако учёные нашли способ закупорить эти области с помощью родственного красителю, но бесцветного вещества. Специалисты испробовали метод тройного мечения на стволовых клетках мозга, кишечника и семенников. Наиболее наглядный результат получился на клетках кишечника: метки, введённые в разное время, распределились в соответствии с известными данными об их перемещении. Голубым окрашена первая метка; зелёным — метка, введённая через 24 часа после первой; красным — через 24 часа после второй; белые клетки — это клетки в любой фазе цикла, кроме G0 (т. е. клетки, участвующие в делении). Кроме того, с помощью тройной метки получилось с высокой точностью определить новые важные параметры нейрогенеза. Таким образом, авторы статьи разработали инструмент для исследования стволовых клеток в любой ткани, который превосходит предыдущий по точности. а также ускоряет и облегчает получение результата. "Мы сейчас широко используем тройную метку в анализе нейрогенеза мышей при различных воздействиях: радиационном воздействии, диете, применении различных лекарств, в том числе и противоопухолевой терапии. Кроме того, мы применяем эту технологию для того, чтобы проверить, как влияют на нейрогенез те вещества, которые используются для лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний нервной системы, — рассказывает один из авторов статьи Олег Подгорный. Работа проводилась совместно с исследователям из Университета Стоуни-Брук (США), Лаборатории Колд Спринг Харбор (США) и Института биологии развития им. Кольцова РАН (часть работы проходила на базе Курчатовского института). Добавим, что изучение стволовых клеток сегодня играет огромную роль, ведь они являются "супергероями" медицины. Например, недавно из стволовых клеток впервые вырастили функционирующие мышцы. Кроме того, новые методы лечения про помощи стволовых клеток могут спасти зрение, побороть облысение, мужское бесплодие и многие другие болезни.
