Материалы по биохимии. Микроядра как маркеры геномных мутаций клеток
 Скачать 42 Kb.
|
|
МИКРОЯДРА КАК МАРКЕРЫ ГЕНОМНЫХ МУТАЦИЙ КЛЕТОК Клеточная инженерия и тканевая терапия в наше время все чаще находят применение в современной медицине. Так, например, зачастую в терапевтических целях используют фибробласты, кератиноциты, гепатоциты и макрофаги. Данные клетки культивируются «in vitro». Но в то же время клетки подвергаются онкотрансформации в виду их хромосомной нестабильности. Именно этим обусловлен интерес исследователей к поиску различных методов оценки безопасности применения различных типов клеток в терапии. Так тест на возникновение микроядер может оказаться одним из эффективных методов решения данной проблемы. В XXI веке интерес к изучению микроядер с каждым днём возрастает. Микроядра (МЯ) – ДНК-содержащие тельца, которые могут существовать как связано с ядром хроматиновым мостом, так и отдельно от него в клетке. Возникновение МЯ обусловлено такими типами повреждения генома как акцентрические фрагменты хромосом, оставшиеся в анафазе или телофазе митоза от веретена деления и не вошедшие в дочерние ядра. Данный механизм был доказан Шмидтом в 1976 году и Хьюбером в 1989 году. Но образование МЯ не всегда является постмитотическим событием, так же они могут образовываться в фазе синтеза ДНК из ядерных почек, и также при избытке ДНК в клетке. Микроядро – это свидетельство количественных изменений ДНК. Поэтому их можно встретить при различных заболеваниях. При отсутствии нарушений процесса деления клеток сестринские хроматиды двигаются к соответствующему полюсу. Движение хроматид к тому или иному полюсу напрямую связано с числом микротрубочек, которые е1 с этим полюсом соединяет. Начинается данный процесс после формирования метафазной пластинки, после разрыва хромосом в месте соединения и хроматиды начинают двигаться к противоположному полюсу клетки. Если число микротрубочек, прикреплённых к центромере, обоих полюсов эквивалентно, то в момент анафазы хроматиды никуда не перемещаются. Так образуется отстающая хроматида. Такое присоединение микротрубочек к кинетохору получило название меротелического. Если эта хроматида не попадает в ядра, которые образуются при делении, то формируется микроядро. На клетках линии цервикальной карциномы человека (HeLa) показано, что спонтанное образование микроядер происходит при неправильном выстраивании хромосом в метафазе. Микроядра могут возникать из: 1) ядерных фрагментов, возникающих во время митоза; 2) микроядер, присутствующих в материнской клетке; 3) хромосом, вытесненных в миниклетки, с дальнейшим слиянием с дочерними клетками. Далее, микроядра могут повести себя различным образом. В одном случае у клетки, содержащей микроядро, может произойти нарушение деления. В другом – клетка может перейти в апоптоз. В микроядре также возможно нарушение сегрегации и репликации [5]. Это приводит к образованию одной дочерней клетки с микроядром и одной клетки без него. Микроядро не будет правильно сегрегировано в следующем митозе. В результате происходит ингибирование деления клетки и образование клетки с двумя ядрами. Вышеуказанный процесс будет напрямую зависеть от того, будет ли ДНК хроматиды, расположенной в микроядре, подвергаться репликации, и при её наличии – будут ли хроматиды расходиться должным образом в следующем делении. Одно из исследований показало, что Х-хромосома, расположенная в микроядре лимфоцита, может подвергаться множественной репликации без расхождения, но при повторном исследовании выяснилось, что хроматида может реплицироваться неправильно в виду нарушения механизма репликации ДНК при изменении геометрии микроядра[2]. При любом раскладе клетка задерживается в интерфазе в то время как в ней уже активируется ДНК репликация. Кроме общеизвестной теории о том, что вступившая в митоз клетка с микроядром чаще образует клетки с дополнительными микроядрами, возможен вариант, когда возможно формирование нормальных клеток без микроядер. Раннее было сказано, что образование микроядер играет ведущую роль в геномной пластичности опухолевых клеток[3]. На основании этого существует гипотеза следующего характера: после образования в клетке микроядер, хромосомы, вероятно, вытесняются или уничтожаются. Возникновение рака сопровождается хромосомной нестабильностью. Исследования лимфоцитов показали, что частота различных хромосомных аббераций в тех или иных клетках может использоваться как показатель вероятности возникновения опухолевого процесса. Например, при развитии рака молочной железы у пациентов отмечалась хромосомная нестабильность при нарушении амплификации центросом[1]. Именно хромосомная нестабильность является причиной разнообразия популяций опухолевых клеток и она даёт им возможность расселяться и мигрировать в организме человека. Для проверки клеток на наличие микроядер проводят ряд исследований, одним из которых является стандартный тест. Препарат подсушивают, обрабатывают фиксатором Карнуа и окрашивают 2% красителем Гимзе. В светлом поле микроскопа просматривают около 1000 клеток и подсчитывают число микроядер. Увеличение числа последних отмечено у пациентов именно с предраковым состоянием[4]. Помимо стандартного теста используют метод блокирования цитокинеза, который позволяет подводить подсчёт микроядер только в тех клетках, которые подверглись делению. Этот метод основан на использовании цитохалазина. Данный метод применяется для исследования на генотоксичность. Таким образом, можно сказать, что нет никаких сомнений в том, что микроядра возникают в клетке при нарушениях процесса деления. Методика обнаружения микроядер довольно проста в использовании. Особую важность эта проблема приобретает в связи с исследованиями, посвященными стволовым клеткам и тканевой инженерии. Так, можно прийти к заключению, что исследования в этом направлении могут оказаться эффективными и полезными в вопросах изучения потенциально опасных для трансплантации стволовых клеток. Список литературы Bonassi S., Norppa H. Chromosomal aberration frequency in lymphocytes predict the risk of cancer: results from a pooled cohort study of 22,358 subjects in 11 countries. Carcinogenesis. 2007; 29(6):1178-1183; Cao Q. Zheng D. Macrophages and Dendritic Cells for Theating Kidney Disease. Nepron. Experimental Nephrology. 2010; 117(3): е47-е52; Dudek A.Z. Endothelial lineage cell as a vehicle for systemic delivery of cancer gene therapy. Translational Research: The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 2010; 156(3): 136-146; Gurr J., Wang A. Ultrafine titanium dioxide particles in the absence of photoactivation can induce oxidative damage to human bronchial epithelial cells. Toxicology. 2005; 213;66-73; King R. The origins and fates of aneuploid and tetraploid cells. Biochimia et biophysica acta. 2008;1786(1):4-14. |