Все дело в микротрубочках

Ультразвук (красный импульс), генерируемый «швейцарскими» крестами высотой 35 нанометров. Иллюстрация Science Daily

Ученые Стэнфорда и Калифорнийского университета в Сан-Франциско, а также Национального института медицинской геномики в Мехико и двух научных учреждений Лондона и Лиона опубликовали в журнале Science результаты геномного исследования коренного населения Мексики (более тысячи человек из всех районов страны). В ходе него было выявлено наличие как минимум трех когорт доколумбового разнообразия, запечатленного в геномах людей.

В том же номере журнала сотрудники Оксфорда показали, что 90% мутаций, обнаруживаемых у новорожденных детенышей шимпанзе, были получены ими от отцов (дети человека несут в своем геноме 70–100 мутаций, полученных от родителей). В связи с этим не приходится удивляться отличию детей от их родителей и возникновению опухолей в самом раннем возрасте.

Раковые клетки довольно трудно увидеть, но ученые надеются, что это удастся с помощью нового метода АРС, расшифровываемого как «алкилфосфохолин». Это жироподобное соединение с фосфором активно поглощается трансформированными клетками разных опухолей, делая их видимыми благодаря флюоресцентным красителям. Особенно важно то, что АРС проходит гематоэнцефалический барьер, воздвигаемый клетками внутримозговых сосудов, легко проникая в мозговую ткань. Science вынес на обложку клеточный состав кожной опухоли с ее стволовыми клетками, светящимися красным. Это свидетельствует об их высоком злокачественном потенциале (красная степень опасности – red alert).

Борьба с опухолями осложняется высокой степенью гетерогенности их клеток, что лишний раз на примере глиобластом доказали в Гарварде и Массачусетском технологическом институте. В ходе исследования была выявлена активность генома 430 отдельных глиомных клеток из опухолей пяти пациентов. Это дало возможность определить изменчивость генов, отвечающих за деление и «уклонение» от иммунной атаки, сигнальные пути и переносимость пониженного содержания кислорода.

Клетки опухолей не похожи друг на друга, поэтому даже при уничтожении 99% их с помощью разных терапий они всегда возвращаются. Авторы привели картину изменчивости всего лишь в четырех цветах (иначе они будут перекрывать друг друга), на самом же деле в сотнях клеток по-разному работают тысячи генов. Пример «смешения» красок дали сотрудники Пенсильванского университета в Филадельфии. Они исследовали наложение реактивных клеток белого вещества мозга (астроцитов) и нейронов, синтезирующих успокаивающее вещество ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту, используемую при терапевтической коме).

Деление клеток невозможно без формирования веретена деления, состоящего из микротрубочек. Трубочки состоят из белка тубулина (сравни: «тюбик» и «тюбинг», «туба» и «тубус»), полимеризация которого стабилизируется одним из ферментов (ТАТ), описанных в журнале Cell. В нейронах устойчивые к деполимеризации тубулина микротрубочки упрочняются с помощью другого фермента, что лишний раз демонстрирует клеточные различия.

Но ученые до сих пор видели микротрубочки только снаружи, поскольку не могли проникнуть в их полость-просвет. Сell рассказал об успехе сотрудников Национального института здоровья (США), которые использовали ТАТ для проникновения внутрь трубочки. Точное знание этих молекулярных процессов очень важно для понимания механизма остановки клеточного деления. О характере работы можно судить по тому, что она осуществлена с разрешением 1,35 ангстрем!

Ангстрем – это 0,1 нанометра, что сопоставимо с размерами атомов. Столь высокое разрешение возможно только при наличии кристаллов, что не всегда возможно в медицине и биологии, где давно научились использовать для получения изображений ультразвук. Однако все знают, что с его помощью картинки получаются размытыми и нечеткими. Поэтому такой интерес вызвало сообщение, пришедшее из Национальной лаборатории в Беркли (пригород Сан-Франциско), сотрудники которого уверены, что им удалось повысить разрешение ультразвука как минимум в 1000 раз! Они представили четкие изображения «швейцарского» креста высотой 35 и размахом перекладин 90х120 нанометров. Авторы полагают, что их метод найдет самое широкое применение в биомедицинских исследованиях.