Новий тип клітин служить у легенях основним джерелом білка-регулятора муковісцидозу, який необхідний для формування слизової оболонки дихальних шляхів.
Часто буває так, що зовні однакові клітини виконують в органі досить різні функції. У мікроскоп ми їх один від одного не відрізнимо, а от якщо почнемо аналізувати їх молекулярний портрет, то відразу зрозуміємо, чим одні відрізняються від інших: з набору рецепторних молекул на зовнішній мембрані, з активності генів тощо. І в міру того, як вдосконалюються дослідницькі методи, ми виявляємо нові клітини навіть у добре, здавалося б, вивчених органах і тканинах. (Наприклад, ми вже якось писали про те, як у печінці не так давно нарешті виявили стовбурові клітини.)
Днями в Nature вийшло відразу дві статті, в яких описані нові клітини легенів мишей і людини. Перша робота опублікована дослідниками з Загальноклінічної лікарні Массачусетсу, Інституту Броуда при Гарварді і Массачусетському технологічному університеті та ряду інших наукових центрів. Авів Регев (Aviv Regev), Джайярадж Раджагопал (Jayaraj Rajagopal) і їхні колеги намагалися зрозуміти, як легені регенерують і як у цьому сенсі проявляють себе різні популяції клітин легеневого епітелію.
Як ми говорили вище, відмінності між клітинами можна оцінити за активністю їхніх генів, а активність генів можна оцінити за наявністю або відсутністю тих чи інших молекул РНК. Ми пам'ятаємо, що спочатку генетична інформація з ДНК копіюється в РНК, а з РНК вже потім починають працювати молекулярні машини, що займаються збіркою білкових молекул. Якщо ген активний, в клітці можна виловити відповідну йому РНК, а за її кількістю можна зрозуміти, наскільки ген активний.
В експериментах аналізували склад РНК у тисячах клітин, узятих з трахеї мишей. В результаті вдалося знайти кілька нових клітинних різновидів; один з цих нових різновидів назвали легеневими іоноцитами. Схожі клітини є в шкірі риб і амфібій - у них іоноцити допомагають регулювати в організмі рівень іонів (тобто, грубо кажучи, різних солей). Легеневі іоноцити, виявлених у мишей, схожі на іоноцити риб і амфібій за активністю цілого ряду генів: зокрема, в легеневих клітинах працює ген Foxi1, про який відомо, що відіграє певну роль в іонному транспорті.
Крім того, в легеневих іоноцитах дуже активний ген CFTR, який кодує білок під назвою трансмембранний регулятор муковісцидозу. Він керує рухом рідини між клітинами і зовнішнім середовищем, від нього багато в чому залежить стан слизової дихальних шляхів. За його назвою зрозуміло, що якщо CFTR працює погано, виникає ризик муковісцидозу.
Дослідники з біотехнологічної компанії Новартіс, які разом з колегами з Гарварду опублікували другу статтю, теж вивчали склад РНК в епітеліальних клітинах мишачої трахеї, а також в епітеліальних клітинах бронхів людини. Завдяки методам, що дозволяють виловлювати і аналізувати послідовність одиночних молекул РНК, автори роботи побачили деякі нові особливості в роботі генів давно знайомих клітин, і також виявили нові типи клітин (як у мишей, так і у людини), серед яких були і ті самі іоноцити з підвищеною активністю гена CFTR.
Загалом автори обох статей, як пише портал The Scientist, сходяться в тому, що легеневі іоноцити, хоча і досить нечисленні, служать основним джерелом білка CFTR в легенях. Муковісцидоз вивчають досить давно, і білок CFTR теж давно відомий, але, як бачимо, тільки зараз, мабуть, вдалося зрозуміти, звідки він в легенях береться. Отже, якщо ми хочемо знайти ліки від муковісцидозу, потрібно в першу звернути увагу саме на ці клітини.