Как клетки рубцовой ткани преобразуются в клетки сердца

Как клетки рубцовой ткани преобразуются в клетки сердца

Группа инженеров-биомедиков из Университета штата Мичиган преобразовала клетки, типичные для рубцовой ткани в колонии бьющихся клеток сердца. Их открытие может способствовать продвижению науки по пути к регенерации ткани, которая была повреждена впоследствии сердечного приступа.

Поэты и врачи знают, что сердце в шрамах уже не может биться так, как раньше, однако достижения науки о перепрограммировании клеток дают надежду на заживление, по крайней мере, физическому сердцу.

Предыдущая работа в области прямого перепрограммирования, т.е. перехода от типа клеток, вовлеченных в рубцевание, непосредственно в клетки сердечной мышцы, имела низкий уровень успеха. Однако Эндрю Патнэм, доцент биомедицинской инженерии и глава лаборатории Cell Signaling in Engineered Tissues Lab, считает, что знает как минимум об одном факторе, которого недостает для более успешного перепрограммирования.

«Многие исследования по перепрограммированию не учитывают среду, в которой находятся клетки – они не учитывают ничего, кроме генов», — говорит он. «Среда же может определять экспрессию этих генов».

Чтобы изучить, как окружение клеток может повысить эффективность перепрограммирования, Йен Пен Конг, научный сотрудник с учёной степенью, работающий в вышеупомянутой лаборатории, попытался преобразовать клетки рубцовой ткани, или фибробласты, в клетки сердечной мышцы, выращивая их в гелях различной густоты. Он и его коллеги сравнили мягкий коммерческий гель со средней густоты фибрином, сделанным из белков, которые связываются с тромбоцитами и образуют тромбы, и с густым коллагеном, получаемым из структурных белков.

Фибробласты были взяты от эмбрионов мышей. Чтобы начать преобразование в клетки сердечной мышцы, Конг инфицировал фибробласты специально разработанным вирусом, который содержал в себе мышиные трансгены – гены, экспрессируемые стволовыми клетками.

Фибробласты, из-за навязанного им «поведения» стволовых клеток, трансформировались в подобные стволовым клеткам клетки-предшественники.

Эта трансформация, которая пропускалась при прямом перепрограммировании, побудила клетки к делению и формированию колоний, а не к росту поодиночке. Это плотное сообщество вероятно способствовало облегчению следующей трансформации, так как естественно развивающиеся клетки сердечной мышцы также очень близки со своими соседями.

Через семь дней Конг изменил смесь, используемую для питания клеток, добавив белок, который провоцирует рост сердечной ткани. Это помогло подтолкнуть клетки к принятию особенностей клеток сердечной мышцы. Несколькими днями позже, некоторые из колоний внезапно приобрели такие особенности, и стали подобными колониям клеток сердечной мышцы. Этот процесс проходил особенно успешно при использовании фибрина и фибрин-коллагеновых смесей, когда их применение привело к трансформации в сердечную мышцу до половины колоний.

Исследовательской группе еще только предстоит выяснить, что именно в фибрине делает его более подходящим для клеток сердечной мышцы. Тогда как большинство материалов либо растягиваются, либо слабеют под воздействием механического напряжения, фибрин становится жестче. Патнэм надеется установить, был ли фибрин эффективнее потому, что сердечным мышцам требуется, чтобы материал становился жестче, когда они сокращаются.

Между имеющимися в настоящее время технологиями и оздоровлением сердца путем перепрограммирования клеток рубцовой ткани стоит ряд трудных задач. Исследователям необходим эффективный метод «пробуждения» свойств стволовых клеток без использования потенциально опасных вирусов. Также, необходимо, чтобы рубцовая ткань была изменена таким образом, чтобы перепрограммированные клетки – или даже новые клетки сердца, подготовленные вне организма – были хорошо восприняты.


Источник: sciencedaily.com