Не все клетки нашего организма рождаются для великих свершений. Некоторые совершенно бесславно погибают еще до рождения человека в процессе, называемом клеточной конкуренцией. Это явление ранее было задокументировано у мух, а теперь, обнаружено и у млекопитающих.
В крыльях развивающихся плодовых мух клетки, которые медленно делятся — так называемые «неудачники» — умирают, когда вступают в контакт с более быстро делящимися «победителями». Хотя этот процесс был тщательно изучен, ученые не могли точно сказать, какой цели он служит и ограничена ли клеточная конкуренция миром насекомых.
В поисках решения исследователи из Рокфеллеровского университета начали искать доказательства конкуренции среди эпителиальных клеток развивающихся мышей. Они создали популяцию «неудачников», манипулируя генами, которые замедляют темпы роста клеток, и маркировали эти клетки зеленой флуоресценцией. «Победителей» в то же время отметили красной флуоресценцией, что позволило контролировать выживание в названных группах клеток.
С самого начала все шло по плану: исследователи видели, что клетки-неудачники гибнут с несоразмерно более высокой скоростью по сравнению с победителями. Но для того, чтобы по-настоящему назвать это конкуренцией, необходимо было показать, что победители не просто превосходят побежденных, но активно их уничтожают.
Дальнейшие записи показали, что клетки побежденных, окруженные победителями, умирают гораздо чаще своих собратьев по несчастью, которые контактировали с лишь другими побежденными. Это указывало на то, что две группы действительно сражались не на жизнь, а на смерть.
Затем ученые задались вопросом, сохраняется ли клеточный антагонизм, который они наблюдали в коже зародыша, в более позднем развитии?
Известно, что кожа млекопитающих начинается с появления одного слоя и постепенно приобретает дополнительные слои, в конечном итоге образуя прочный, многослойный барьер, защищающий внутреннюю часть тела от внешнего мира. В своих первых экспериментах исследователи наблюдали гибель клеток только в ранней однослойной ткани, однако далее выяснилось, что в многослойной ткани происходят аналогичные процессы, но при этом используется «более гуманный» подход к устранению клеток-неудачников.
Исследователи обнаружили, что клетки-неудачники в многослойной ткани не погибают на поле битвы — их просто выталкивают на поверхность кожи, где они в конечном итоге отслаиваются и покидают тело. И снова, исследователи обнаружили, что проигравшие с большей вероятностью будут выброшены подобным образом, если вступят в контакт с победителями.
Ученые также доказали, что при нарушении конкуренции кожа развивается медленнее и образует менее эффективный барьер. Это первое исследование, которое продемонстрировало, что конкуренция жизненно важна для развития здоровой ткани.
Полученные результаты также согласуются с исследованиями рака, показывающими, что здоровые клетки часто уничтожают клетки с онкогенными мутациями и не дают им развиваться в рак. Можно сказать, что в данном случае здоровые клетки становятся победителями. Однако если появляется более умная и сильная раковая клетка, способная лучше конкурировать с клетками нормальной ткани, кубок победителя переходит к раку.