Ученые раскрыли механизм эмбриональной диапаузы

Учёные исследовали механизмы эмбриональной диапаузы — состояния, при котором эмбриональные клетки временно останавливают развитие, но сохраняют жизнеспособность до наступления благоприятных условий. Полученные данные позволяют лучше понять, как некоторые животные способны откладывать беременность, а также проливают свет на поведение опухолевых клеток, уклоняющихся от лечения.

Эмбриональная диапауза представляет собой остановку развития эмбриона на стадии бластоцисты. Несмотря на снижение или полное прекращение метаболической активности, клетки остаются живыми и сохраняют способность к дальнейшему развитию. До настоящего времени оставалось неясным, каким образом клеткам удаётся поддерживать плюрипотентность в условиях столь глубокой паузы.

Исследователи из Университета Рокфеллера провели серию экспериментов с эмбриональными стволовыми клетками мышей в лабораторных условиях. Для имитации дефицита питательных веществ учёные использовали вещества, подавляющие активность белка mTOR. Затем применялся препарат I-BET151, который снижал влияние регуляторных белков и создавал для клеток эффект нехватки факторов роста. Независимо от способа воздействия клетки демонстрировали схожую реакцию: они резко сокращали энергозатраты и синтез белков, при этом не утрачивая способности дифференцироваться в различные типы тканей.

Генетический анализ показал, что в нормальных условиях определённые участки ДНК находятся под контролем белков Capicua, которые блокируют активацию генов, отвечающих за клеточную специализацию. При стрессовых воздействиях активность этих белков снижалась, что приводило к включению соответствующих генов и одновременному подавлению сигнального пути MAP-киназы, обычно запускающего дифференцировку клеток. Когда исследователи искусственно блокировали эти гены, клетки теряли плюрипотентность и начинали активно делиться. Это подтвердило, что выявленный механизм играет ключевую роль в поддержании состояния эмбриональной диапаузы.

Авторы работы отмечают, что полученные результаты важны не только для понимания ранних стадий развития организма. По их мнению, сходные процессы могут происходить и во взрослом организме — в частности, в опухолевых и иммунных клетках, которые способны временно снижать активность под воздействием лекарств или при нехватке ресурсов, а затем вновь возобновлять деление. Понимание этих механизмов, как считают исследователи, может открыть новые направления для разработки методов противоопухолевой терапии.