Дефицит KAT7 мешает «постаревшим» мегакариоцитам производить тромбоциты для переливания

Переливание тромбоцитов — достаточно распространенная процедура для пациентов с тяжелыми травмами и разнообразными болезнями, такими как лейкемия, сепсис, заболевания костного мозга. Однако на практике она сталкивается с ограничениями: ограниченный запас тромбоцитов, получаемых из донорской крови, короткий срок их хранения препаратов и риск реакций со стороны иммунной системы. Перспективная альтернатива донорским тромбоцитам — их получение in vitro из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которое позволит создавать персонализированные клеточные продукты.

Группа под руководством ученых из Университета Киото предложила получать ИПСК из мононуклеарных клеток периферической крови пациента и дифференцировать их в мегакариоциты — гигантские клетки костного мозга, производящие тромбоциты — их затем можно вводить пациенту с минимальным риском отторжения. Они получили доксициклин-зависимую линию иммортализованных клеток-предшественников мегакариоцитов (imMKCL). Эти клетки демонстрируют устойчивую пролиферацию в присутствии доксициклина и активно продуцируют тромбоциты после его истощения в среде.

Однако позже исследователи обнаружили, что при длительном культивировании imMKCL теряют пролиферативную активность и способность продуцировать тромбоциты — феномен, напоминающий клеточное старение. На молекулярном уровне процесс оказался зависим от эпигенетического регулятора — лизиновой ацетилтрансферазы 7 (KAT7, также известной как HBO1 и MYST2).

Используя модели «молодых» (краткосрочно культивируемых) и «стареющих» (долгосрочно культивируемых) imMKCL, а также клетки, полученные от пациентов с синдромом Вернера, ученые обнаружили, что снижение экспрессии и активности KAT7 служит маркером и драйвером ухудшения функциональных свойств клеток. 

KAT7 катализирует ацетилирование гистона H3 по лизину 14 (H3K14ac) — модификацию, необходимую для поддержания целостности генома, в частности, для правильной организации центромер и сегрегации хромосом. Снижение активности KAT7 приводит к уменьшению экспрессии ключевых белков гетерохроматина — Suv39h1 и CBX5. Авторы показали это, ингибируя KAT7 фармакологически или с помощью нокдауна. Снижение уровней Suv39h1 и CBX5 приводило к дестабилизации центромер, а также к выявленному иммуногистохимически образованию микроядер. Кроме того, в клетках накапливался гистон γH2AX — маркер повреждений ДНК — что напрямую подтвердило дестабилизацию хроматина при недостатке активности KAT7. 

Нестабильность хроматина, в свою очередь, активирует врожденный иммунный ответ через путь cGAS-STING. Это приводит к масштабной транскрипционной перестройке: активируются неканонический путь NF-κB и гены, ассоциированные с ответом на интерферон I типа. В результате imMKCL начинали секретировать провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, IFN-β, IL-8 и PF4. H-151, селективный ингибитор STING, предотвращал данное последствие дефицита KAT7.

Наконец, авторы оценили прямое воздействие продуцируемых цитокинов и показали, что они приводят к изменению клеточного цикла. Под действием TNF-α (но не IFN-β) клетки массово переходили из пролиферативных фаз G1 и G2/M в фазу покоя G0, что и является непосредственной причиной резкого снижения выхода тромбоцитов. Дальнейшие эксперименты подтвердили, что обработка клеток TNF-α напрямую индуцирует переход в G0 и подавляет тромбопоэз. Селективное фармакологическое ингибирование KAT7 или нокдаун гена воспроизводили весь этот каскад, приводя к «старению» даже молодых imMKCL и снижению продукции тромбоцитов.

Таким образом, KAT7 служит ключевым регулятором, связывающим динамику клеточного цикла с тромбопоэзом in vitro и ex vivo. Это знание можно применять как для контроля качества производимых тромбоцитов, так и для вмешательства в их продукцию. Направленная регуляция активности KAT7 или ингибирование cGAS-STING позволят поддерживать высокий выход функциональных тромбоцитов — это шаг к устойчивому промышленному производству тромбоцитов с минимальными рисками для пациентов.

Импланты на основе крови ускоряют заживление травм

Макрофаги берут на себя роль клеток сосудов при восстановлении после ишемии