Органоиды, выращенные из змеиных стволовых клеток, синтезируют те же токсины, что и настоящие ядовитые железы.

В последнее время что только не выращивают из стволовых клеток: желудок, почку, мозг и ещё многое другое. Правда, речь идёт не о полноценных органах, а об органоидах – микроструктурах, которые по свойствам напоминают настоящий орган или его часть, вроде почечного нефрона. Такие органоиды, конечно, не пересадишь человеку, но зато они помогают понять, как развиваются настоящие большие органы, из-за чего в них возникают аномалии, как это предотвратить и т. д.

Техасский гремучник. (Фото: Gregory "Slobirdr" Smith / Flickr.com) 

Обычно органоиды выращивают из клеток зверей – всё-таки люди тоже звери (с биологической точки зрения), и изучая мышей с крысами, мы лучше понимаем собственные особенности. Однако исследователи из Института Хюбрехта решили заняться не млекопитающими, а рептилиями, и вырастили в пробирке змеиную ядовитую минижелезу.

Стволовые клетки для этого брали из ядовитых желёз девяти видов змей, включая южноафриканскую щитковую кобру и техасского гремучника (запас стволовых клеток есть почти у всякого органа, который благодаря им до поры до времени успешно обновляется). Клетки обрабатывали коктейлем гормонов и ростовых факторов – особых белков, понуждающих стволовые клетки делиться.

Оказалось, что стволовые клети змей реагируют на те же гормоны и сигнальные белки, что и стволовые клетки человека и мышей. Значит, система молекулярных сигналов, управляющая делением стволовых клеток, возникла очень давно – по меньшей мере ещё тогда, когда на Земле обитал общий предок рептилий и зверей. (Правда, змеиная микрожелеза развивалась при более низкой температуре, чем звериные органоида, что понятно: рептилии – животные холоднокровные.)

Через неделю роста змеиные стволовые клетки сформировали структуру около полумиллиметра в поперечнике, которую можно было разглядеть невооружённым глазом. Когда ростовые факторы убрали, клетки стали приобретать специализацию, то есть из постоянно делящихся стволовых они стали превращаться в эпителиальные клетки железы, вырабатывающие яд. И они действительно вырабатывали яд – вещества, выделяемые клетками, были идентичны по химической структуре змеиным токсинам, и так же, как настоящий змеиный яд, действовали на мышечные клетки мышей и нейроны крыс.

Змеиные яды обычно состоят из множества токсинов. В статье в Cell говорится, что в органоидах ядовитых желёз разные клетки производили разные токсины, и, очевидно, у змей всё происходит точно так же – в ядовитой железе есть клетки, специализирующиеся на одном токсине, есть клетки для производства другого токсина и т. д. Кроме того, если минижелезу выращивали из клеток, взятых из разных частей железы, то такие органоиды отличались пропорциями токсинов – то есть у змей разные участки ядовитой железы по-разному делают ядовитую смесь.

Возможно, подобные минижелезы помогут не только лучше понять биологию змей, но также помогут и в разработке противоядий и биологически активных веществ, основанных на змеиных ядах.