Стволовые клетки: свойства, циклы, спирали, проблемы и неопределённости. Уроки, извлечённые из крипты и применимые к её изучению

Рассматриваются некоторые проблемы, возникающие в современных дискуссиях о стволовых клетках во взрослых тканях млекопитающих. Существующие представления сопряжены с рядом подводных камней, недостатков, а также логических, семантических и классификационных проблем. Это указывает на необходимость разработки новых, чётко определённых концепций, допускающих экспериментальную проверку. Одна из основных трудностей при изучении стволовых клеток состоит в том, что их определяют через функциональные возможности, которые можно оценить только путём проверки; сама процедура исследования при этом может изменять свойства клеток. Такая ситуация напоминает принцип неопределённости в физике. Термины, описывающие функции стволовых клеток, часто недостаточно чётко определены и используются вольно, что может приводить к путанице. Если взаимодействие между манипуляциями с клетками, процессом измерения и самими исследуемыми стволовыми клетками зависит от контекста, то вопрос, например, о количестве стволовых клеток в ткани необходимо ставить иначе. Вместо одного значения можно получить разные значения в разных условиях, и каждое из них будет дополнять остальные. Это позволяет предположить, что стволовой потенциал — не отдельное свойство, а спектр возможностей, из которого можно выбирать. Такая концепция может помочь согласовать противоречивые результаты экспериментов. Опираясь на имеющиеся экспериментальные данные, мы предлагаем новую концепцию описания организованных клеточных популяций в тканях, включающих стволовые, транзитные и зрелые клетки. Она основана на предположении, что процессы пролиферации и дифференцировки/созревания в принципе независимы: каждый из них может протекать, не обязательно влияя на другой. Стволовые клетки могут делиться без созревания, тогда как клетки, приближающиеся к функциональной зрелости, могут созревать, но не делиться. Транзитные клетки, напротив, делятся и созревают, занимая промежуточное положение между стволовыми клетками и зрелыми функциональными клетками. Необходимость описать этот переход и изменчивую взаимосвязь между пролиферацией и созреванием побудила нас предложить спиральную модель организации клеток и тканей. Эта концепция иллюстрируется на примере эпителия кишечника. Согласно имеющимся данным, в криптах тонкой кишки в стабильном состоянии насчитывается 4–16 истинных стволовых клеток, но до 30–40 потенциальных стволовых клеток (клоногенных клеток), которые могут приобретать свойства стволовых после воздействия повреждающих факторов. Это означает, что в определённых условиях транзитные клетки могут вести себя как истинные стволовые клетки, тогда как в других условиях они созревают. Кроме того, имеются данные о том, что процессы пролиферации и дифференцировки/созревания регулируются механизмами, которые в конечном итоге приводят к изменению траекторий спирали. (Аннотация сокращена до 400 слов.)