Kmenové buňky, signální dráhy, gastrointestinální trakt, rakovina, hematologické poruchy
Tkáně v dospělém organismu obsahují populaci tkáňově specifických kmenových buněk, které poskytují buněčný základ pro homeostatické udržování dospělých tkání. Naším cílem je objasnit molekulární mechanismy ovlivňující osud normálních a transformovaných dospělých kmenových buněk ve střevě a hematopoetickém systému.
Protože osud střevních kmenových buněk je určován signální dráhou Wnt, jedním z našich cílů je najít a charakterizovat geny, které jsou regulovány signalizací Wnt. Předpokládá se, že první onkogenní mutace poskytuje selektivní výhodu potenciálním rakovinným buňkám, které se množí a tvoří počáteční neoplastickou lézi. Je zajímavé, jak naše výsledky naznačují, že v závislosti na poloze ve střevě transformovaná buňka aktivuje specifický transkripční program, který zajistí její dlouhodobé přežití ve tkáni. Důležité je, že pouze buňka, která zůstane v těle dlouhou dobu, může akumulovat další změny, které řídí růst a progresi nádoru. Identitu somatických kmenových buněk určuje specifické mikroprostředí, tzv. nika kmenových buněk, která podporuje přísnou kontrolu tkáňové homeostázy. Nedávno jsme zjistili, že subepiteliální mezenchymální buňky tvoří niku střevních kmenových buněk sekrecí Wnt ligandů, které podporují obnovu kmenových buněk. Charakterizujeme také další specifika nikových buněk.
Náš výzkumný zájem zahrnuje také molekulární základy hematologických onemocnění, zejména poruch souvisejících s tvorbou a obnovou červených krvinek. Myeloproliferativní novotvary (MPN) představují skupinu poruch vznikajících v důsledku genetického defektu (defektů) v hematopoetických kmenových buňkách. Naším cílem je identifikovat nové genetické predispozice k MPN a definovat jejich efekt(y) v různých buněčných prostředích. Prokázali jsme, že zárodečné (nebo získané) mutace v genu kódujícím Janus kinázu 2 (JAK2) zesilují onkogenní JAK2/STAT signalizaci a způsobují specifický klinický průběh onemocnění u pacientů s MPN.
Vlevo: Fluorescenční mikrofotografie dokumentující heterogenitu transformovaných buněk v časných fázích vzniku nádoru. Lokalizace proteinů Msx1 (zelený fluorescenční signál) a PCNA (červený fluorescenční signál) na myším modelu rakoviny tenkého střeva 4 dny po první onkogenní mutaci. Vzorky byly kontrastně obarveny DAPI (modrý fluorescenční nukleární signál). Aktivně proliferující buňky jsou PCNA pozitivní (všimněte si, že fialové zbarvení je výsledkem koalescence modrého a červeného fluorescenčního signálu). Tyto buňky se nacházejí hlavně v epiteliálních invaginacích, tzv. kryptách. Naproti tomu Msx1 (hlavně) značí transformované buňky v klcích tenkého střeva; některé z těchto buněk exprimují Msx1 a PCNA společně (žlutá fluorescence). Vpravo: Fluorescenční mikrofotografie epiteliálních buněk obarvených na proliferační marker PCNA (zelený fluorescenční signál) a buněk pozitivních na protein Trop2 (červený fluorescenční signál) v nádorech tenkého střeva vzniklých u pokusné myši 6 týdnů po inaktivaci nádorového supresoru Apc; vzorek byl kontrastně obarven DAPI (modrý fluorescenční signál v jádře).