Обнаружены гены, определяющие судьбу клеток дрозофилы после облучения

Лучевая терапия — один из основных методов лечения онкологических заболеваний. Но зачастую она оказывается неэффективной. Некоторые клетки опухоли не гибнут под воздействием радиации, а напротив, приобретают свойства, подобные свойствам стволовых клеток, и, активно размножаясь, способствуют регенерации опухоли. Для более эффективного лечения необходимо выявление и уничтожение таких клеток.

Объектом исследования, которое провела группа ученых из штата Колорадо, стали клетки крылового имагинального диска личинки дрозофилы. Крыловой имагинальный диск — однослойная клеточная структура, из которой образуется крыло; при этом диск выворачивается таким образом, что из клеток периферической зоны возникает основание крыла, а из клеток центральной зоны — его дистальная часть.

В целом в эмбриогенезе насекомых судьба клеток высокодетерминирована, однако в крыловом диске после воздействия радиации клетки периферической зоны приобретаюн некоторую пластичность — они могут менять свою судьбу, мигрируя в центральную зону, менее устойчивую к радиационно-индуцированному апоптозу, и способствуя ее регенерации.

 Изменение судьбы клеток периферической зоны после воздействия ионизирующей радиации. Красным флуоресцентным белком помечены клетки периферической зоны, зеленым — их потомки. Через 24 часа после облучения изменения малозаметны (D’), через 48 часов потомки клеток периферической зоны проникают в центральную зону (E’, показаны стрелками), через 72 часа области проникновения более обширны (F’). Credit: PLoS Genetics | CC BY 4.0

Клетки периферической зоны диска были помечены флуоресцентным репортером. Зеленый флуоресцентный белок GFP был маркером линии, а красный флуоресцентный белок RFP позволял отслеживать клетки с генной активностью, специфичной для периферической зоны.

Личинок подвергли воздействию ионизирующей радиации в дозе 4000 рентгенов. Для анализа экспрессии генов взяли образцы клеток через 24 часа и 48 часов после облучения, а также образцы клеток у необлученных личинок через 24 часа после начала наблюдения. Крыловые диски разделили на клетки, которые затем сортировали методом FACS (fluorescence-activated cell sorting). Затем исследовали активность генов в клетках, позитивных по GFP и RFP (клетки периферической зоны) и негативных по обоим флуоресцентным белкам (клетки других участков диска).

Авторы статьи выявили 42 гена — потенциальных регулятора, экспрессия которых в клетках периферической зоны изменялась в результате облучения. Затем с помощью функционального анализа количество кандидатов сократили до шести. Два гена, zfh2 и wg — детерминанты периферической зоны, и для изменения судьбы клеток необходимо их отключение. Остальные четыре гена, RpI135, Rs1, Tsr1 и Myc — факторы биосинтеза рибосом. Экспериментальные манипуляции с этими генами подавляли перемещение периферических клеток в центральную зону.

Таким образом, для радиационно-индуцированного изменения судьбы клеток нужно отключение транскрипции ранее работавших тканеспецифичных детерминантов, а также более активная трансляция белков.

«Эти результаты способствуют лучшему пониманию механизмов регенерации тканей после радиационного повреждения, и они будут способствовать улучшению методов лучевой терапии», — пишут авторы статьи.