Назад
Исследователи идентифицировали и охарактеризовали редкие типы клеток в пищеводе, желудке и верхней части тонкого кишечника.
Верхний отдел желудочно-кишечного тракта, состоящий из пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки, контролирует транспортировку пищи, пищеварение, усвоение питательных веществ и выработку гормонов.
С помощью секвенирования РНК единичных клеток изучался клеточный состав пищевода, желудка и верхней части тонкого кишечника. Был проведен детальный анализ экспрессии генов всех эпителиальных клеток этих органов. Кроме того, исследователи выявили редкий тип клеток, который, скорее всего, ответственен за секрецию больших объемов воды в организме человека. Этот тип клеток имеет отношение к дефектам желудочно-кишечного тракта у пациентов с муковисцидозом. Статья была опубликована в Cell Reports.
Клетки активно читают только ту часть ДНК, которая нужна им для выполнения своих функций; какая часть прочитывается зависит от типа клетки. Соответствующие гены транскрибируются в РНК, которая служит матрицей для производства белков. С помощью метода, называемого секвенирование РНК единичных клеток (scRNA-seq), исследователи могут изучить присутствие и количество РНК в отдельных клетках и таким образом получить представление о профилях экспрессии генов этих клеток.
Исследователи использовали scRNA-seq для исследования профилей экспрессии генов различных типов клеток эпителия верхнего отдела желудочно-кишечного тракта. С этой целью они получали биопсии из здоровой человеческой ткани и сравнивали полученные данные с наборами данных мышиных клеток. Хотя основной целью работы было охарактеризовать и описать различные типы клеток в этих органах, исследователи также обнаружили несколько интересных находок.
Так, в базальном клеточном слое пищевода была обнаружена популяцию стволовых клеток с высокой экспрессией гена COL17A1. Хотя известно, что мутации этого гена приводят к развитию волдырей на коже, у этих испытуемых практически не сообщалось о дефектах, связанных с пищеводом. Кроме того, исследователи охарактеризовали типы клеток в желудке и обнаружили, что энтерохромафиноподобные клетки, ответственные за выработку гистамина, также экспрессируют лютеинизирующий гормон (ЛГ). Этот гормон наиболее известен своей ролью в овуляции во время женского репродуктивного цикла и в регулировании уровня тестостерона у мужчин. Почему эти клетки в желудке вырабатывают ЛГ неизвестно и требует дальнейших исследований.
При изучении верхней части тонкого кишечника исследователи обнаружили редкий тип клеток с высокой экспрессией 4 генов, все из которых связаны с секрецией больших объемов воды. Наиболее заметным членом являлся ген CFTR. Мутации в CFTR вызывают муковисцидоз, который в основном манифестирует в легких. Однако у пациентов с CFTR также возникают проблемы, связанные с непроходимостью желудочно-кишечного тракта. Причиной этого является вязкий, недостаточно гидратированный слой слизи, что, скорее всего, связано с экспрессией гена CFTR в тонком кишечнике.
Сравнение данных по органам желудочно-кишечного тракта человека и мыши выявило различия в закономерностях экспрессии генов. Например, клетки желудка, производящие ЛГ, были обнаружены только у человека, а тип клеток, секретирующих большое количество воды, у мышей не существует. В целом, эти различия оказались более значительными, чем предполагалось изначально. Это затрудняет трансляцию результатов, полученных у мышей, человеку, и для подтверждения результатов, полученных человеком, необходимо использовать другие методы.
Хотя результаты, описанные в статье, нуждаются в функциональном подтверждении, они приближают на шаг к знанию точного состава клеток в желудочно-кишечном тракте и их функций. "Результаты дают представление о молекулярных характеристиках отдельных типов клеток и о том, как они могут функционировать в здоровом эпителии. Более того, эти данные послужат ресурсом для ученых во всем мире", - заключает Георг Бусслингер, первый автор статьи.
