За исключением сперматозоидов или яйцеклеток, наши клетки содержат два набора хромосом, по одному от каждого родителя. Однако организмы с одним набором хромосом (гаплоидов), такие как дрожжи, чрезвычайно полезны для генетических исследований и сыграли решающую роль в идентификации ключевых генов и путей. Исследования аутофагии Йошинори Осуми, которые принесли ему Нобелевскую премию по медицине в 2016 году, и открытие регуляторных генов клеточного цикла, за которые Лиланд Хартвелл, Тимоти Хант и Пол Нерс получили ту же награду в 2001 году, включая исследования Элизабет Блэкберн. , Кэрол Грейдер и Джек Шостак о теломерах, теломеразе и ее защитном действии на хромосомы — все это стало возможным благодаря дрожжам.
«Поскольку у него только один набор хромосом, очень легко найти интересные мутанты, поскольку все, что вам нужно сделать, это изменить единственный аллель, чтобы получить фенотип», — объясняет Оскар Фернандес-Капетилло, глава Группы по геномной нестабильности и руководитель исследовательского проекта. «У млекопитающих в отсутствие гаплоидных клеток использовались другие подходы для идентификации ключевых генов, такие как мешающая РНК, но они не являются оптимальными методами. Все это изменилось пять лет назад, когда гаплоидные клетки были обнаружены у пациента с лейкемией ( KBM7 и HAP1) и с появлением методов создания гаплоидных эмбриональных стволовых клеток млекопитающих, первоначально разработанных Антоном Вутцем, — продолжает Фернандес-Капетилло.
Эти гаплоидные клетки млекопитающих, используемые сегодня для проведения генетических исследований, представляют проблему: культуры становятся диплоидными (нормальная генетическая ситуация) в течение нескольких дней. Это явление, получившее название «диплоидизация», изучает группа Фернандеса-Капетильо.
Их результаты предполагают, что потеря гаплоидных клеток происходит из-за их ограниченной жизнеспособности и, следовательно, они заменяются существующими диплоидными клетками в культурах.«Когда вы пытаетесь выделить гаплоидные клетки, очень сложно взять только одну; обычно вы разделяете несколько, поэтому всегда тащите за собой диплоид.
Когда вы их культивируете, вы неизменно наблюдаете, что гаплоидные клетки умирают, а диплоидные клетки становятся большинством. , — поясняет автор. «Теперь мы знаем, что это происходит потому, что гаплоидные клетки активируют механизмы смерти через р53», — добавляет он.Их исследования показывают, что проблема возникает, когда гаплоидные клетки пытаются разделить свои хромосомы во время митоза.
Механизм, участвующий в делении клеток, был разработан для обработки фиксированного количества ДНК (46 хромосом). Когда больше (полиплоидия) или меньше (гаплоидия), митоз более подвержен ошибкам во время сегрегации хромосом, и это активирует p53. Это причина того, почему гаплоидные клеточные культуры не процветают. Как показывает это исследование, удаляя p53, гаплоидные клетки могут выжить.
«Наши результаты должны облегчить использование гаплоидных клеток животных, сделав их доступными для более широкого круга лабораторий и технологий», — заключают авторы. В настоящее время группа пытается обнаружить химические формы стабилизирующей гаплоидии в клетках животных и изучает стратегии, которые позволили бы создавать органы или даже животных, которые имеют только материнский набор хромосом.