Ученые из исследовательского института Скриппса преобразовали клетки кожи в клетки сердца, способные сокращаться

Ученые из исследовательского института Скриппса преобразовали клетки кожи в клетки сердца, способные сокращаться

Ученые из исследовательского института Скриппса смогли преобразовать взрослые клетки кожи непосредственно в клетки сердца, способные сокращаться, не прибегая к трудоемкому процессу создания стволовых клеток эмбрионального типа. Мощная базовая технология сделала возможными новые методы лечения различных заболеваний и травм, при которых происходит потеря или разрушение клеток, как, например, при болезнях сердца, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона.

Данная научная работа была опубликована 30 января 2011 года в онлайн издании «Nature Cell Biology».

«Эта работа представляет собой новый опыт перепрограммирования стволовых клеток,» говорит доцент исследовательского института Скриппса, доктор философии Шенг Динг, который возглавил исследование. «Мы надеемся, что она поможет преодолеть основные препятствия, связанные с безопасностью и техническими вопросами, которые в настоящее время имеют место в рамках лечения некоторыми типами стволовых клеток».

Создание стволовых клеток

Поскольку человеческий организм развивается, эмбриональные стволовые клетки размножаются и трансформируются в более зрелые типы клеток, посредством процесса, известного как дифференцирование, при котором производятся различные типы клеток тела и тканей. Однако, после эмбриональной стадии человеческий организм проявляет ограниченную способность к производству новых клеток, которые смогли бы заменить те, что утрачены или разрушены.

Таким образом, ученые попытались разработать способ «перепрограммирования» взрослых человеческих клеток обратно в эмбриональные или плюрипотентные — из данного состояния они могут делиться и затем меняться в любой тип клеток тела. Используя такую технику, ученые надеются, что однажды они смогут брать собственные клетки пациента, скажем, клетки кожи, и менять их в клетки сердца или мозга, и затем вводить их обратно пациенту с целью «починки» поврежденных тканей. В 2006 году японские ученые заявили, что они смогли перепрограммировать клетки кожи мыши в плюрипотентные клетки, просто путем внедрения в эти клетки набора из четырех генов.

Не смотря на то, что технология по производству таких клеток, получивших название индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), представляет собой значительный прорыв, ее можно будет применять на практике только после преодоления определенных препятствий.

«Требуется немало времени, чтобы создать ИПСК и затем дифференцировать их в тканеспецифические функциональные типы клеток, и этот процесс довольно затяжной. Кроме того, производимые клетки не совершенны», — говорит Динг.

Если говорить более конкретно, то требуется от двух до четырех недель, чтобы ученые создали ИПСК из клеток кожи, и процесс этот далек от совершенства, поскольку только одна клетка из тысяч преобразуется полностью. Более того, как только ученые получают ИПСК, они должны осуществить сложную процедуру стимулирования дифференцирования ИПСК в нужный тип клеток, что занимает еще две — четыре недели.

В дополнение ко всему, данный процесс производства зрелых клеток из ИПСК не застрахован от ошибок. К примеру, когда ученые стимулируют преобразование ИПСК в клетки сердца, получившиеся клетки могут представлять собой смесь клеток сердца и все еще созревающих ИПСК. Ученые боятся, что введение пациентам таких клеток сердца (вместе с остающимися плюрипотентными клетками) может быть опасным. Когда плюрипотентные клетки вводили мышам, они вызывали рост опухоли, похожей на рак.

По этой причине Динг со своими коллегами решили попытаться скорректировать данный процесс, полностью обходя стадию ИПСК и идя по пути непосредственно от одного типа зрелых клеток (клеток кожи) к другому (клетки сердца).

Обхождение стадии создания стволовых клеток

Команда ученых ввела во взрослые фибробластоподобные клетки кожи те же самые четыре гена, первоначально использованные для создания ИПСК, но взамен непрерывной активности этих генов в клетках в течение нескольких недель, они выключили такую активность сразу спустя несколько дней, задолго до того, как клетки превратились в ИПСК. Как только четыре этих гена были выключены, ученые дали сигнал клеткам, чтобы заставить их превратиться в клетки сердца.

«Через 11 дней мы получили из клеток кожи клетки сердца, способные сокращаться», — говорит Динг.

Динг указывает, что такая схема существенно отличается от того, что делали разные ученые в прошлом, и отмечает, что, давая клеткам другой сигнал, смог бы преобразовать их в клетки мозга или клетки поджелудочной железы.

«Это напоминает запуск ракеты. До сих пор, люди считали, что сначала необходимо посадить ракету на луне, и затем оттуда лететь на другие планеты. Но мы показали, что сразу после запуска ракеты, ее можно перенаправить на другую планету, без остановки на луне. Это — абсолютно новый опыт».

В дополнение к лучшему пониманию базовой биологии стволовых клеток, следующим шагом будет модификация данной техники с целью избавления от необходимости вводить эти четыре гена, которые провоцируют развитие рака. В результате, многие ученые, включая Динга, работают над созданием новых техник производства ИПСК без использования этих генов. Это оказалось нелегкой задачей. Но с новым опытом обхождения стадии ИПСК, присутствие генов необходимо только в течение короткого времени.

«Действие генов в течение такого короткого периода намного легче заменить», — заметил Динг.


Источник:
medicaldaily.com
Перевод:
Serdechno.ru