Исследователи из Университета Висконсинского карстового онкологического центра обнаружили новую форму клеточного деления в клетках человека. Они считают, что он служит естественным механизмом восстановления во время ошибочного деления клеток, предотвращая попадание некоторых клеток на путь, который может привести к раку.
«Если бы мы могли продвигать эту новую форму клеточного деления, которую мы называем клелокинезом, мы можем предотвратить развитие некоторых видов рака», – говорит ведущий исследователь д-р Марк Буркард, доцент гематологии онкологии в отделе медицины в UW Школа медицины и общественного здравоохранения.
Буркард представил результаты в понедельник, 17 декабря, на ежегодном собрании Американского общества клеточной биологии в Сан-Франциско.
Врач-исследователь, который видит пациентов с раком молочной железы, Буркард изучает раковые образования, в которых клетки содержат слишком много хромосом, состояние, называемое полиплоидией.
Около 14 процентов рака молочной железы и 35 процентов рака поджелудочной железы имеют три или более наборов хромосом, вместо обычных двух наборов. У многих других видов рака есть клетки, содержащие дефектные хромосомы, а не слишком много или слишком мало.
«Наша цель в лаборатории заключалась в поиске путей разработки новых стратегий лечения рака молочной железы со слишком большим количеством наборов хромосом», – говорит он.
Первоначальной целью настоящего исследования было создание человеческих клеток, у которых есть дополнительные хромосомы. Но после принятия принятого рецепта они неожиданно заметили новую форму клеточного деления.
До сих пор Буркард и большинство клеточных биологов сегодня приняли вековую гипотезу, разработанную немецким биологом Теодором Бовери, который изучал яйца морского ежа. Бовери предположил, что дефектная клеточная деление привела к клеткам с аномальными наборами хромосом, а затем к неконтролируемому клеточному росту, который определяет рак. С накопленными доказательствами на протяжении многих лет большинство ученых пришли к согласию с гипотезой.
Нормальное деление клеток лежит в основе способности организма вырастать из одного оплодотворенного яйца в полностью развитого человека. Для этого должно произойти более миллиона миллионов раундов. В каждом подразделении одна материнская клетка становится двумя дочерними клетками. Даже у взрослого взрослого человека многие виды клеток регулярно переделываются через деление клеток.
Основной процесс копирования клеток начинается с фазы синтеза, когда дублирующая копия состоит из клеточных компонентов, включая ДНК-содержащие хромосомы в ядре. Затем во время митоза эти два набора физически разделяются в противоположных направлениях, но все еще содержатся в одной клетке. Наконец, во время цитокинеза одна клетка разрезается на две дочерние клетки, прямо в конце митоза.
Буркард и его команда делали клетки со слишком большим количеством хромосом, чтобы имитировать рак. Ученые заблокировали цитокинез с химическим веществом и ждали, чтобы узнать, что произошло.
«Мы ожидали восстановления ряда клеток с аномальными наборами хромосом», – объясняет Буркард.
Исследователи обнаружили, что, вместо появления ненормальных, дочерние клетки в большинстве случаев выглядели нормальными. Вопреки гипотезе Бовери, аномальное деление клеток редко имело долгосрочные отрицательные эффекты в клетках человека.
Таким образом, группа решила посмотреть, как человеческие клетки восстанавливают нормальные наборы хромосом, наблюдая с помощью микроскопа, который имел возможность снимать видеоизображения.
«Мы начали с двух ядер в одной клетке, – говорит Буркард. «К нашему большому удивлению, мы увидели, как клеточная поп-панель распалась на две клетки, не проходя через митоз».
Каждая из двух новых клеток унаследовала интактное ядро, охватывающее полный набор хромосом. Расщепление произошло непредсказуемо во время фазы замедленного роста, а не в конце митоза.
Ученые провели ряд дополнительных экспериментов, чтобы тщательно убедиться, что обнаруженное им разделение отличается от цитокинеза.
«Нам было трудно убедить себя, потому что этот тип деления не появляется в каком-либо учебнике», – говорит Буркард.
Со временем они обнаружили, что только 90 процентов дочерних клеток восстановили нормальное дополнение хромосом. Буркард хотел бы использовать эту статистику до 99 процентов.
«Если мы сможем подтолкнуть клетку к этому новому типу деления, мы сможем поддерживать нормальные клетки и снижать заболеваемость раком», – говорит он.
Буркард теперь думает, что среди всех тех раундов клеточного деления организм проходит, время от времени цитокинез может потерпеть неудачу. И что это новое подразделение является резервным механизмом, который позволяет клеткам восстанавливаться после пробоя и нормально расти.
Группа назвала новый тип клерокинеза деления, чтобы отличить его от цитокинеза. Буркард заручился помощью доктора Уильяма Броклисса, младшего научного профессора классики, чтобы придумать это имя; Клеро – это греческий префикс, означающий «выделенное наследование».