Новый тип клеток служит в легких основным источником белка-регулятора муковисцидоза, который необходим для формирования слизистой оболочки дыхательных путей.

Часто бывает так, что внешне одинаковые клетки выполняют в органе довольно разные функции. В микроскоп мы их друг от друга не отличим, а вот если начнем анализировать их молекулярный портрет, то сразу поймем, чем одни отличаются от других: по набору рецепторных молекул на внешней мембране, по активности генов и т. д. И по мере того, как совершенствуются исследовательские методы, мы обнаруживаем новые клетки даже в хорошо, казалось бы, изученных органах и тканях. (Например, мы уже как-то писали о том, как в печени не так давно наконец обнаружили стволовые клетки.)

Ионоциты (оранжевые) среди других клеток легочного эпителия. (Фото: Anna Hupalowska, Daniel Montoro)

На днях в Nature вышло сразу две статьи, в которых описаны новые клетки легких мышей и человека. Первая работа опубликована исследователями из Общеклинической больницы Массачусетса, Института Броудов при Гарварде и Массачусетском технологическом университете и ряда других научных центров. Авив Регев (Aviv Regev), Джайярадж Раджагопал (Jayaraj Rajagopal) и их коллеги пытались понять, как легкие регенерируют и как в этом смысле проявляют себя разные популяции клеток легочного эпителия.

Как мы говорили выше, различия между клетками можно оценить по активности их генов, а активность генов можно оценить по наличию или отсутствию тех или иных молекул РНК. Мы помним, что сначала генетическая информация с ДНК копируется в РНК, а с РНК уже потом начинают работать молекулярные машины, занимающиеся сборкой белковых молекул. Если ген активен, в клетке можно выловить соответствующую ему РНК, а по ее количеству можно понять, насколько ген активен.

В экспериментах анализировали состав РНК в тысячах клеток, взятых из трахеи мышей. В результате удалось найти несколько новых клеточных разновидностей; одну из этих новых разновидностей назвали легочными ионоцитами. Похожие клетки есть в коже рыб и амфибий – у них ионоциты помогают регулировать в организме уровень ионов (то есть, грубо говоря, различных солей). Легочные ионоциты, обнаруженных у мышей, похожи на ионоциты рыб и амфибий по активности целого ряда генов: в частности, в легочных клетках работает ген Foxi1, про который известно, что играет определенную роль в ионном транспорте.

Кроме того, в легочных ионоцитах очень активен ген CFTR, который кодирует белок под названием трансмембранный регулятор муковисцидоза. Он управляет движением жидкости между клетками и наружной средой, от него во многом зависит состояние слизистой дыхательных путей. По его названию понятно, что если CFTR работает плохо, возникает риск муковисцидоза.

Исследователи из биотехнологической компании Новартис, вместе с коллегами из Гарварда опубликовавшие вторую статью, тоже изучали состав РНК в эпителиальных клетках мышиной трахеи, а также в эпителиальных клетках бронхов человека. Благодаря методам, позволяющим вылавливать и анализировать последовательность одиночных молекул РНК, авторы работы увидели некоторые новые особенности в работе генов давно знакомых клеток, и также обнаружили новые типы клеток (как у мышей, так и у человека), среди которых были и те самые ионоциты с повышенной активностью гена CFTR.

В целом авторы обеих статей, как пишет портал The Scientist, сходятся в том, что легочные ионоциты, хотя и весьма немногочисленные, служат основным источником белка CFTR в легких. Муковисцидоз изучают довольно давно, и белок CFTR тоже давно известен, но, как видим, только сейчас, видимо, удалось понять, откуда он в легких берется. И, следовательно, если мы хотим найти лекарство от муковисцидоза, нужно в первую обратить внимание именно на эти клетки.