Salki bioloogiliste uuringute instituudi teadlased on tuvastanud geeni, mis käsib rakkudel arendada mitmeid ripsmeid, pisikesi karvalaadseid struktuure, mis liigutavad vedelikke läbi kopsude ja aju. See leid võib aidata teadlastel luua uusi ravimeetodeid, mis kasutavad tüvirakke kopsude ja muude organite kahjustatud kudede asendamiseks.
"Mitme ripsmega rakkudel on mitu olulist rolli, sealhulgas vedelike liikumine läbi hingamisteede, aju ja seljaaju," ütleb Christopher R. Kintner, Salki molekulaarse neurobioloogia labori professor, kes juhtis uurimistööd. "Geeni tundmine, mis juhendab rakke arendama mitmeid ripsmeid, aitab meil mõista, kuidas me saame meelitada tüvirakke arenema seda tüüpi rakkudeks, mida saaksime kasutada kahjustatud koe parandamiseks."
Uuringu tulemused, mida toetas riiklik terviseinstituut ja Salki innovatsioonitoetuste programm, avaldati ajakirja Nature Cell Biology 8. jaanuari veebinumbris.
Kintner ja tema kaastööline Jennifer Stubbs, praegu San Diego biotehnoloogiaettevõtte Pathway Genomics teadlane, ning Stanfordi ülikooli meditsiinikooli Jeffery Axelrodi labori järeldoktor Eszter Vladar tegid nende avastus, uurides algselt Aafrika küüniskonnade (Xenopus laevis) embrüoid.
Multitsiliaalsed rakud moodustuvad embrüote välisküljel, mistõttu on neid lihtne uurida, ja geneetilised mehhanismid, mis suunavad konnarakke arendama mitmeid ripsmeid, on tõenäoliselt sarnased inimeste omadega.
Inimesed ja teised organismid pärisid ripsmed meie üherakulistelt ürgsetelt esivanematelt, kes kasutasid neid peksustruktuure tõukejõuna. Enamik meie keha rakke projitseerib ühtse, mitteliikuva tsiiliumi, mida kasutatakse väikese antennina keemiliste ja füüsiliste stiimulite tuvastamiseks. Kuid teatud spetsiifilised koed vajavad vedelike kehas liikumiseks 100–200 liikuva ripsmega rakke, mis löövad koos.
Need rakud aitavad suruda tserebrospinaalvedelikku läbi aju ja seljaaju, aidates kaasa selle vedeliku ringlemisele ja täiendamisele. Hingamissüsteemis suruvad ripsmed lima, mis püüab tolmu, patogeenid ja muud võõrkehad kopsudest hingetorusse, aidates ära hoida nakkusi.
Eelmises ajakirjas Nature Genetics avaldatud uuringus tuvastasid Kintner ja Stubbs valgu FoxJ1, mis soodustas ühe liikuva ripsme moodustumist. Ebaselgeks jäi see, kuidas teatud rakud aktiveerivad FoxJ1 viisil, mis viib sadade liikuvate ripsmete moodustumiseni raku kohta.
Oma uues uuringus tuvastasid Kintner ja tema kaastöötajad geeni, mis toodab teist valku, mida nad nimetasid "multitsiliiniks", mis käsib rakkudel arendada mitmeid ripsmeid. Kui rakud puutuvad kokku multitsiliiniga, aktiveeruvad nende geneetilised mehhanismid mitmete ripsmete tekkeks. Arenevas embrüos juhendab valk teatud tüvirakke, mis vooderdavad kopse, neere ja nahka, arenema mitmeharulisteks rakkudeks.
Kui teadlased inhibeerisid multitsiliini toimet, ei suutnud konnade nahk ja neer moodustada multitsiliinseid rakke. Teadlased leidsid ka, et multitsiliin on nii vajalik kui ka piisav, et juhendada hiirte hingamisteid ääristavates rakkudes mitmete ripsmete arengut.
"See tähendab, et multitsiliin juhib nende rakkude arengut paljudes erinevates organites," ütleb Kintner. "Kuidas arenevad mitmikrakud, oli mõistatus, kuid see täidab suure tüki mõistatusest."
Kintner märgib, et hingamisteede haigustega patsiendid, nagu krooniline astma, emfüseem ja tsüstiline fibroos, põevad sageli kopsuinfektsioone, mis võivad tuleneda ripsmeliste rakkude kahjustusest, mis eemaldavad hingamisteedest kaitsva lima. Tulevikus võivad tüvirakuteraapiad asendada need kahjustavad rakud uute ripsmeliste rakkudega, kuid kõigepe alt peavad teadlased teadma, kuidas juhtida tüvirakke mööda teed hulkraksete rakkudeni.
"Meie leiud näitavad, et multitsiliinil võib olla keskne roll tüvirakkude asendusrakkudeks eristamisel, " ütleb Kintner. "See on vajalik samm selliste ravimeetodite väljatöötamisel."
