MITの生物学者は重要な生物学的質問に答えました：なぜ細胞はそれらのサイズを制御するのですか？

同じタイプのセルはサイズが著しく均一ですが、セルサイズはセルタイプによって異なります。 これは、細胞サイズが細胞生理学にとって重要であるかどうかという問題を提起します。

新しい研究は、細胞の拡大が幹細胞の機能の低下を引き起こすことを示唆しています。 研究者らは、体内で最も小さい細胞のXNUMXつである血液幹細胞は、大きくなるにつれて通常の機能（体の血球を補充する）を実行する能力を失うことを発見しました。 ただし、セルが通常のサイズに復元されると、再び正常に動作しました。

研究者たちはまた、血液幹細胞は加齢とともに拡大する傾向があることを発見しました。 彼らの研究は、この拡大が老化中の幹細胞の衰退に寄与することを示しています。

「インビボでの新しい老化因子として細胞肥大を発見しました。細胞肥大を治療して老化や老化関連疾患を遅らせることができるかどうかを探ることができます」と、現在主任研究員である元MITポスドクのJetteLengefeldは述べています。ヘルシンキ大学で。

レンゲフェルトはこの研究の筆頭著者であり、本日 科学の進歩。 マサチューセッツ工科大学の生物学教授であり、コッホ統合癌研究所の会員である故アンジェリカ・アモンは、この研究の筆頭著者です。

特大の効果

1960年代から、実験皿で成長したヒト細胞は老化するにつれて拡大することが知られています。これは、老化に関連する非分裂細胞状態です。 細胞が分裂するたびに、DNA損傷に遭遇する可能性があります。 これが発生すると、損傷を修復するために分割が停止されます。 これらの遅延のそれぞれの間に、セルはわずかに大きくなります。 多くの科学者は、この拡大は単に老化の副作用であると信じていましたが、エイモン研究所は、大きな細胞サイズが加齢に伴う機能喪失を引き起こす可能性を調査し始めました。

レンゲフェルドは、幹細胞、具体的には、生涯を通じて私たちの体の血球を生み出す血液幹細胞に対するサイズの影響を研究しました。 サイズがこれらの幹細胞にどのように影響するかを研究するために、研究者たちはDNAを損傷し、サイズを大きくしました。 次に、これらの拡大した細胞を、DNA損傷を経験したが、ラパマイシンと呼ばれる薬剤を使用してサイズの増加を防いだ他の細胞と比較しました。

治療後、研究者らは、幹細胞のこれらXNUMXつのグループの機能を、独自の血液幹細胞を除去したマウスに注射することによって測定しました。 これにより、研究者たちは、移植された幹細胞がマウスの血液細胞を再増殖させることができたかどうかを判断することができました。

彼らは、DNAが損傷して拡大した幹細胞が新しい血液細胞を生成できないことを発見しました。 しかし、小さく保たれたDNA損傷を受けた幹細胞は、依然として新しい血液細胞を生成することができました。

別の実験では、研究者らは遺伝子変異を使用して、高齢のマウスで見つかった天然に存在する大きな幹細胞のサイズを縮小しました。 彼らは、それらの大きな幹細胞を再び小さくするように誘導すると、細胞は再生能力を取り戻し、若い幹細胞のように振る舞うことを示しました。

「これは、サイズが幹細胞の機能にとって重要であるというモデルを支持する印象的な証拠です」とレンゲフェルトは言います。 「私たちが幹細胞のDNAに損傷を与えたが、損傷の間それらを小さく保つとき、それらはそれらの機能を保持します。 そして、大きな幹細胞のサイズを小さくすれば、それらの機能を回復することができます。」

これまで、細胞サイズの機能を研究することは困難でした、とスタンフォード大学の生物学の教授であるJanSkotheimは言います。

「細胞は、さまざまなメカニズムを通じて、特定の範囲内にサイズを維持するように機能することを知っていますが、その理由はよくわかりません」と、研究に関与しなかったSkotheimは言います。 「これは本当に、あらゆる動物の細胞サイズの機能を示す最初の作品です。」

細胞を小さく保つ

研究者たちは、若い年齢からマウスをラパマイシンで治療したとき、マウスが年をとるにつれて血液幹細胞が拡大するのを防ぐことができました。 これらのマウスの血液幹細胞は小さいままで、3歳のマウス（マウスにとっては老齢）でも若い幹細胞のような血液細胞を作ることができました。

細胞増殖を阻害する薬剤であるラパマイシンは、現在、一部の癌の治療や臓器移植拒絶反応の予防に使用されており、マウスやその他の生物の寿命を延ばす能力への関心が高まっています。 それは幹細胞の拡大を遅らせるのに役立つかもしれません、そしてそれ故に人間に有益な効果をもたらすかもしれません、とレンゲフェルトは言います。

「大きな血液幹細胞を再び小さくすることに特異的な薬を見つけたら、貧血や免疫力の低下など、血液系の問題に苦しむ人々の健康を改善するかどうかをテストできます。白血病」と彼女は言います。

研究者たちはまた、別の種類の幹細胞である腸幹細胞のサイズの重要性を示しました。 彼らは、より大きな幹細胞は、腸の内層の構造を模倣する腸のオルガノイドを生成する能力が低いことを発見しました。

「それは、細胞サイズと機能の間のこの関係が幹細胞で保存されていること、そして細胞サイズが幹細胞機能のマーカーであることを示唆しました」とレンゲフェルトは言います。

この研究は、ハワードヒューズ医学研究所、ジェーンコフィンチャイルズメモリアルファンド、スイス国立科学財団、ユーニスケネディシュライバー国立小児保健人間開発研究所、コッホ研究所サポート（コア）助成金によって部分的に資金提供されました。国立がん研究所、およびMIT幹細胞イニシアチブ。

PlatoAi。 Web3の再考。 増幅されたデータインテリジェンス。
アクセスするには、ここをクリックしてください。

出典：https：//news.mit.edu/2021/stem-cells-bigger-doesnt-mean-better-1112