Создана терапия заболеваний сердца на основе веществ, синтезируемых стволовыми клетками

Учёные из Йельского университета (Yale) на основе секретируемых стволовыми клетками соединений разработали новый бесклеточный метод лечения последствий сердечного приступа.

Стволовые клетки — универсальный источник регенерации организма. Они способны смягчать последствия таких заболеваний, как сердечные приступы, инсульт и рак. Однако не всегда возможно получить достаточное количество собственных (аутологичных) клеток пациента. В то же время использование донорских (аллогенных) стволовых клеток может осложнятся побочными эффектами, которые зачастую трудно предсказать.

Один из способов решения данной проблемы – понять принцип терапевтического действия стволовых клеток и попытаться сымитировать его. Для этого необходимо выяснить механизм, который управляет процессом выделения клетками различных химических веществ.

Группа учёных во главе с Андре Левченко (Andre Levchenko), профессором биомедицинской инженерии в Йельском университете, впервые исследовала динамику секреции стволовых клеток в ответ на различные стрессы.

Используя комбинацию разработанного в лаборатории Левченко метода микрофлюидики и компьютерное моделирование, исследователи создали платформу для глубокого анализа динамики продуцирования соединений стволовыми клетками. Это помогло в деталях расшифровать передаваемые между клетками послания, которые отвечают за «спасательную операцию» при повреждении кардиомиоцитов. Данный анализ продемонстрировал существование более широкого диапазона межклеточных коммуникаций, чем предполагалось ранее.

«Клетки взаимодействуют по-разному, в том числе, с помощью секретируемых ими молекул», — сказал Левченко, директор Института биологии при Йельском университете. «Мы догадывались, что динамика секреции была главной частью головоломки, и искали простой способ её изучения. Результаты были поразительными, особенно когда мы исследовали взрослые стволовые клетки, которые, как известно, активно взаимодействуют со многими другими типами клеток».

Связь между клетками необходима для поддержания большинства функций организма, а также помогает должным образом реагировать на внешние сигналы, такие как заболевание или травма. Современная технология позволяет показать лишь общую картину секреции белков.

«Это похоже на определение того, какие слова были произнесены в предложении, при отсутствии информации об их расположении и интонации сказанного», — сказал Кшитиз (Kshitiz), доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Коннектикута (University of Connecticut) и первый автор статьи, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). «Таким образом, современное понимание языка коммуникации между клетками очень ограничено и не отражает всей сложности обмена сообщениями».

Исследователи обнаружили, что поведение клеток достаточно гибкое и может меняться в зависимости от характера травмы. Так, например, стволовые клетки действуют как «добрые самаритяне», только когда идентифицируют поврежденную ткань.

В исследовании, финансируемом Американской кардиологической ассоциацией (American Heart Association) и Национальным институтом рака (National Cancer Institute), Кшитиз, Левченко и их коллеги попытались приготовить коктейль, секретируемый стволовыми клетками, используя синтетические соединения.

«Следующим нашим шагом будет поиск ответа на вопрос: действительно ли нам нужны клетки или мы можем изучить данный коктейль, определить изменения его компонентов во времени и использовать его для лечения повреждённой ткани?», — сказал Левченко.

Полученный синтетический коктейль оказался очень эффективным в спасении кардиомиоцитов сразу же после сердечного приступа. Он позволил выжить клеткам, которые в противном случае погибли бы и окончательно ослабили сердечную ткань у подопытных животных.

Данный результат наглядно демонстрирует возможность создания терапии, основанной на стволовых клетках, которая эффективно устраняет последствия заболеваний, улучшает выживаемость пациентов и не вызывает побочных эффектов, возможных при аллогенной трансплантации стволовых клеток.