Monday, July 23, 2012
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.

http://science.compulenta.ru/695189/
http://www.huji.ac.il/cgi-bin/dovrut/dovrut_search_eng.pl?mesge134269662605872560

В чём причина <<всемогущества>> эмбриональной стволовой клетки?
19 июля 2012 года, 18:16 | Текст: Кирилл Стасевич

Стволовая клетка может превратиться во множество других типов клеток благодаря
эпигенетическому контролю над хроматином: сначала клетке доступны абсолютно все
её гены, но по мере развития всё больше ДНК архивируется гистонами и ядерными
белками -- и информация на ней становится закрытой.

Срез клетки через клеточное ядро. Хроматин окрашен красным, ядерная мембрана
-- жёлтым; внизу видны мембранные пластины эндоплазматической сети цитоплазмы.
(Фото Professors P. Motta & T. Naguro.)

Эмбриональные стволовые клетки могут превратиться в любой другой тип клеток,
которых в человеческом организме более двухсот. Именно этим эмбриональные стволовые
клетки и занимаются: неустанно превращаются в разные типы дифференцированных
клеток, формируя ткани и органы развивающегося организма. Очевидно, у таких стволовых
клеток должен быть огромный набор молекулярно-генетических программ, которые
определяют их развитие в том или ином направлении. И до сих пор неизвестно, как
происходит переключение между этими программами.

Впрочем, исследователям из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) как
будто удалось эту загадку решить, по крайне мере отчасти. Можно было бы предположить,
что переключение между программами развития происходит благодаря работе неких
верховных генов: эти гены могли кодировать белки, включающие или выключающие
синтез РНК, соответствующих тем или иным программам. Но, как показали эксперименты,
управление происходит не на генетическом, а на эпигенетическом уровне. Эпигенетический
контроль активности генов осуществляется через модификации ДНК, модификации гистонов,
работу микрорегуляторных РНК и некоторые другие механизмы. В случае эмбриональных
стволовых клеток ведущая роль принадлежит даже не метилированию ДНК, а модификации
гистонов, которая ведёт к переупаковке хроматина.

Хроматин -- это форма существования ДНК в клетке, способ её упаковки. Если ДНК
с гистонами упакована плотно, то это называется гетерохроматином, и никакая РНК
тут синтезироваться не может: у аппарата транскрипции просто нет доступа к ДНК.
Если ДНК активна (с неё считывается информация), то такое состояние называют
эухроматином. Гистоны, упаковывающие ДНК в хроматин, могут подвергаться модификациям,
и в зависимости от модификаций они могут ослаблять или усиливать упакованность,
<<заархивированность>> ДНК. Регуляторный потенциал этого процесса очевиден. В
стволовых эмбриональных клетках гистоны модифицированы так, чтобы поддерживать
хроматин в расслабленном состоянии. Доступность ДНК даёт возможность клетке выбирать
программу для развития.

Но есть и противоположный процесс, который уплотняет хроматин и запрещает его
использование. Эту работу выполняет белок ламин А. В дифференцированных клетках
он крепит плотноупакованные блоки ДНК к ядерной мембране. Он дополнительно запирает
ДНК, как бы заякоривая ненужные гены в ядерном доке. В журнале Nature Communications
исследователи пишут, что первоначально у эмбриональных стволовых клеток ламина
нет вообще. То есть сначала клетке доступны все гены -- именно поэтому она может
превратиться в любой тип. Но потом, по мере дифференцировки, появляется ламин,
который помогает запереть лишние гены, чтобы они не мешали программе. Одновременно
<<расплетающие>> модификации на гистонах сменяются <<запаковывающими>>.

То, насколько пластичной будет эмбриональная клетка, зависит от динамики хроматина.
При этом метилирование ДНК, которое тоже служит одним из мощных эпигенетических
механизмов регуляции активности генов, здесь, по словам учёных, особой роли не
играет. Естественно, это лишь предварительная работа: предстоит ещё выяснить,
например, от чего зависит активность ферментов, которые занимаются модификациями
гистонов, как им удаётся понять, когда и в каком месте гистоны нужно промодифицировать
для уплотнения, а в каком -- оставить нетронутыми.

Но, так или иначе, учёные получили общее представление о том, на каком уровне
решается судьба эмбриональной стволовой клетки. Ну и, разумеется, в перспективе
это означает очередную революцию в медицине, когда можно будет с помощью гистонов
по желанию менять у стволовых клеток программы развития и даже обращать их вспять.

Подготовлено по материалам Еврейского университета в Иерусалиме.

Monday, July 23, 2012
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.

http://science.compulenta.ru/695421/э
http://www.stowers.org/media/news/jul-19-2012
Как стволовые клетки крови переключаются из спящего состояния в активное

Как стволовые клетки крови переключаются из спящего состояния в активное
20 июля 2012 года, 15:14 | Текст: Кирилл Стасевич

Стволовые клетки крови существуют в двух состояниях -- пассивного поддержания
собственной численности и активного замещения погибших клеток крови. Учёные выяснили,
что переключение между этими их состояниями осуществляется с помощью окружающих
костных клеток.

Костный мозг с полностью дифференцированными эритроцитами и созревающими лимфоцитами
(синие) (фото Steve Gschmeissner).

Наши клетки обновляются благодаря стволовым клеткам: они не столь всемогущи,
как эмбриональные, но восстановить повреждения органа или ткани вполне способны.
Например, гематопоэтические стволовые клетки дают начало нескольким типам клеток
кровяных, и без них было бы нельзя восстановиться после кровопотери. Кроме того,
не следует забывать о том, что клетки стареют и умирают естественным образом,
и в этом случае их тоже нужно постепенно заменять.

Но стволовые клетки должны как-то поддерживать и собственную популяцию, чтобы
не израсходоваться целиком на дифференцированные, специализированные клетки.
Исходя из этих соображений, была создана модель (получившая экспериментальное
подтверждение на стволовых клетках крови), в которой существуют две популяции
стволовых клеток. Одни тихо сидят на своём месте и делятся чрезвычайно редко,
всего несколько раз в год: они просто поддерживают число стволовых клеток. И
есть другие, активные стволовые клетки, быстро делящиеся и восполняющие запас
клеток крови. Причём эти виды находятся в разных местах и в разном микроокружении.
Активно делящиеся клетки живут в центральной части костного мозга в компании
с эндотелиальными и соединительнотканными периваскулярными клетками. Спящие стволовые
клетки можно найти в трабекулярных отделах, которые располагаются в концах костей.

Как происходит распределение клеток между этими популяциями? Как стволовая клетка
понимает, что она должна сидеть и поддерживать линию стволовых клеток или же
устремиться заполнять потерю дифференцированных? Исследователи из Института медицинских
исследований Стауэрса (США) смогли увидеть, как и от кого стволовая клетка получает
инструкции о своём будущем. Ключевыми тут оказались два белка -- Flamingo (Fmi)
и Frizzled 8 (Fz8). Первый отвечает за прикрепление клетки к поверхности, второй
-- мембранный рецептор. И тот и другой входят в разветвлённый сигнальный путь
Wnt, с помощью которого регулируется деятельность стволовых клеток кишечника
и волосяных сумок.

Оказалось, что непосредственными инструкторами стволовых клеток крови являются
остеобласты, молодые костные клетки. В статье, опубликованной в журнале Cell,
исследователи описывают, как проходит диалог между двумя типами клеток. Белки
Fmi и Fz8 группируются в месте контакта остеобласта и стволовой клетки крови.
В результате активируется тот вариант сигнального пути Wnt, который действует
на клетки успокаивающе. Мыши, у которых отключали белки Fmi и Fz8, лишались запаса
дремлющих столовых клеток, а у их напарников, которые должны были восстанавливать
клетки крови, активность подавлялась на 70%.

При стрессе, при уменьшении активно делящихся клеток, наоборот, активизировалась
та ветка сигнального пути, которая <<будоражит>> клетки, и гематопоэтические
клетки запаса просыпались и восполняли число тех, кто должен был следить за балансом
дифференцированных клеток крови.

Итак, учёным удалось установить, что определяющую роль в судьбе стволовой клетки
играет её окружение и инструкции предаются комбинацией двух поверхностных белков.
Когда всё нормально, костные клетки успокаивают стволовые клетки крови, и те
продолжают спать и во сне поддерживать собственную линию. Ну и, разумеется, есть
надежда, что эти данные можно будет реализовать на практике: если научиться переключать
сигнальный путь со спящего сценария на активный, можно будет быстро восполнять
число клеток крови в случае кровопотери или иммунного расстройства.

Подготовлено по материалам Института медицинских исследований Стауэрса.

Monday, July 23, 2012
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.

http://science.compulenta.ru/695500/
http://medicalxpress.com/news/2012-07-triangles-neural-circuits-dish.html

Нейроны лучше всего выращивать в треугольниках
20 июля 2012 года, 18:06 | Текст: Кирилл Стасевич

Корейские исследователи обнаружили любопытные геометрические предпочтения нервных
клеток: нейроны формируют аксоны к вершинам треугольной ячейки -- и делают это
тем охотнее, чем острее угол треугольника, который ограничивает клетку.

Так под электронным микроскопом выглядят культуры клеток мозга. (Фото Eye of
Science.)

Нейроны в нашем мозгу соединены в великое множество нервных цепей. Сигналы передаются
от клетки к клетке по отросткам -- аксонам и дендритам. Изучать их в том виде,
в каком они переплетены в мозгу, можно, но нельзя ли упростить задачу и воссоздать
нервную цепь в культуре клеток? Можно ли вырастить нейроны так, чтобы их отростки
тянулись в нужном нам направлении и соединялись с нужной клеткой?

По словам учёных из южнокорейского института KAIST, такой цели можно достичь,
если выращивать нейроны в треугольных лунках. Очевидно, что заставить отростки
нервных клеток расти в нужную для учёных сторону можно, если ограничить саму
клетку -- сделать так, чтобы она не могла выпускать аксоны в любом угодном ей
направлении. В своих экспериментах авторы пытались выяснить, какая форма ячейки
более всего устроит нейрон.

Они сажали клетки гиппокампа крысы в несколько шаблонов: два из них были покрыты
звездчатыми ячейками, остальные предлагали клеткам <<индивидуальные помещения>>
в виде круга, треугольника, квадрата, пятиугольника и шестиугольника. Оказалось,
что лучше всего управлять нейронами с помощью треугольника: клетки легко соглашались
формировать аксон в сторону одной из вершин треугольной ячейки. В статье, опубликованной
в Journal of Neural Engineering, учёные пишут, чем острее был угол треугольника,
тем охотнее нейроны тянули аксон в его сторону.

С чем связаны такие геометрические вкусы нервных клеток, пока непонятно. Однако
это свойство можно использовать при моделировании нейронных сетей заданной конструкции:
можно заставить нейрон вытянуть отросток в сторону конкретной клетки, если соответствующим
образом расположить их треугольные ячейки друг относительно друга.

Подготовлено по материалам Medical Xpress.

Monday, July 23, 2012
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.

http://science.compulenta.ru/695231/
http://www.technologyreview.com/news/428546/study-suggests-alzheimers-disease-can-be/

Болезнь Альцгеймера останавливается инъекциями донорских антител
19 июля 2012 года, 19:33 | Текст: Кирилл Стасевич

Внутривенные инъекции иммуноглобулинов, производимые в течение трёх лет, остановили
развитие болезни Альцгеймера. Правда, пока что только у четырёх человек.

Срез коры мозга с альцгеймерическими изменениями, то есть с амилоидными бляшками
и нейрофибриллярными клубками (фото CNRI).

Лекарств, способных хотя бы приостановить развитие болезни Альцгеймера, до сих
пор нет. Всё лечение сводится к смягчению симптомов и, естественно, имеет временный
характер. Одна из проблем с этой болезнью состоит в том, что её крайне трудно
обнаружить на ранних этапах. Симптомы в явном виде могут проявиться спустя десять
лет после начала заболевания. Именно это, по мнению учёных, так затрудняет создание
эффективной терапии: недуг даёт о себе знать, когда предпринимать что-либо уже
поздно.

Естественно, учёные бьются над диагностическими тестами, которые позволили бы
обнаружить болезнь Альцгеймера как можно раньше. Её присутствие пытаются определить
с помощью сканирования мозга, анализа спинномозговой жидкости, наконец, по слизистой
носа. Это не говоря уже о всё более хитроумных психологических тестах, нацеленных
на выявление малейших изменений в когнитивных способностях человека. При удачном
стечении обстоятельств хворь якобы можно распознать едва ли не за десятилетия
до того, как симптомы станут очевидны.

На этом фоне особенно выделяется сообщение, сделанное на съезде Ассоциации по
изучению болезни Альцгеймера исследователями из Медицинского колледжа Вейл-Корнелл
(США). По их словам, синдром Альцгеймера можно остановить иммуноглобулином для
внутривенного введения. Вообще такие иммуноглобулины, получаемые от тысяч доноров,
используют для лечения иммунных расстройств и инфекций. Но на сей раз учёные
решили проверить, как эти антитела повлияют на болезнь Альцгеймера У испытуемых
болезнь успела проявиться либо в мягкой, либо в умеренной форме. Больные получали
инъекции иммуноглобулинов в течение трёх лет. К концу этого срока ни память,
ни психическое состояние, ни какие-либо другие когнитивные функции у них не ухудшились.

О причинах такого действия обычных антител можно только догадываться. Догадки,
впрочем, имеются: по мнению учёных, иммуноглобулины, полученные от здоровых доноров,
атакуют патогенные белки, которые и вызывают болезнь Альцгеймера. Правда, остаётся
вопрос, как иммуноглобулины преодолевают гематоэнцефалический барьер... Стать
полноценной сенсацией этому сообщению мешает то, что <<тормозящие>> инъекции
иммуноглобулинов получали лишь четыре человека: это ниже всякой, даже самой условной
статистики.

Впрочем, у авторов запланировано аналогичное и гораздо более широкое исследование
-- с 360 участниками. Они считают, что иммунологам следовало бы обратить самое
пристальное внимание на антитела против зловредных бета-амилоида, тау-белка,
синуклеина: возможно, в антителах против таких белков как раз и кроется спасение
от нейродегенеративных расстройств.

Подготовлено по материалам Technology Review.