В недавней работе исследователи Европейского института биоинформатики (European Bioinformatics Institute), Великобритания, Кембриджского университета (University of Cambridge), а также Института онкологических исследований Кембриждского университета (Cancer Research UK-Cambridge Institute), Великобритания, получили новые данные о вероятных причинах функциональных нарушений в работе иммунной системы по мере старения организма. Результаты исследования, опубликованные в издании «Science», свидетельствуют, что в клетках иммунной системы, измененных соответственно возрасту тканей, наблюдается нарушение координации деятельности и проявляется гораздо бо`льшая изменчивость экспрессии генов.
Процессы старения в организме характеризуются прогрессивным снижением физиологических клеточных функций, однако молекулярные основы этих изменений оставались неизвестными. Один из давних споров, касающийся данной темы, посвящен двум центральным гипотезам. Согласно одной из них, возрастная деградация клеток связана с утратой функциональной продуктивности, в то время как, соответственно другому предположению, причиной старения иммунных механизмов регуляции является нарушение координации клеточного взаимодействия. Для поиска наиболее вероятного ответа на поставленный вопрос в настоящем проекте ученые провели исследование множества различных типов клеток, анализируя средние профили экспрессии генов.
В частности, авторы изучали влияние процессов старения в организме на динамику механизмов транскрипции, применяя одноклеточное РНК-секвенирование нестимулированных и стимулированных эффекторных CD4+ T-клеток молодых и взрослых лабораторных мышей двух дивергентных видов. В ходе исследования выявлено, что у молодых животных иммунологическая активация инициирует стабилизацию переключений механизмов транскрипции. Это приводит к жесткому контролю генетической экспрессии, характеризующейся директивной регуляцией активации программ генотипа ядра клеток в сочетании со снижением клеточной изменчивости от поколения к поколению. В противоположность этим результатам процессы старения нарушали активацию основной программы и усиливали гетерогенность экспрессии в популяции клеток каждого из видов. Таким образом, основываясь на полученных данных, ученые пришли к заключению о том, что повышенная вариабельность целлюлярной транскрипции может небезосновательно считаться характерной и общей чертой процессов старения на уровне иммунной системы, если не во всех тканях млекопитающих. Более того, потеря функциональной координации является ключевым компонентом нарушения иммунной эффективности, выражающейся старением Т-клеток.
В целом, по словам авторов работы, данное междисциплинарное исследование открывает новые пути к более глубокому изучению механизмов старения различных типов клеток. Кроме того, исследователи подчеркивают, что проведенная работа проиллюстрировала потенциал технологии одноклеточного секвенирования, что позволит улучшить понимание процессов развития и функциональной активности клеток организма.
- European Molecular Biology Laboratory — European Bioinformatics Institute (2017) Aging: Cell coordination breakdown. Sci. Bul., Apr. 1 (http://sciencebulletin.org/archives/11821.html).
- Martinez-Jimenez C.P., Eling N., Hung-Chang Ch. et al. (2017) Aging increases cell-to-cell transcriptional variability upon immune stimulation. Science, 355(6332): 1433–1436 (http://science.sciencemag.org/content/355/6332/1433).
Наталья Савельева-Кулик
