Для дифференциации плюрипотентных стволовых клеток достаточно одной молекулы
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego, США) обнаружили простой и эффективный способ управления плюрипотентными стволовыми клетками человека для регенерации костной ткани. Результаты исследования, опубликованного в Science Advances, могут помочь в лечении пациентов с дефектами костной ткани, а также солдатам, получившим травмы костей.
«Одна из главных целей нашей работы – создание более доступных регенеративных методов лечения, путём разработки эффективных и экономически выгодных методов производства клеток и тканей человека», — сказала Шини Варгес (Shyni Varghese), профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и главный автор исследования.
Плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) способны превратиться в любые типы клеток организма, такие как клетки мышц, сердца, кожи или костей. Данный процесс называется дифференцировкой. Именно из-за этого свойства плюрипотентные стволовые клетки имеют огромный потенциал для терапевтического применения в регенерации различных тканей и органов.
Однако управление дифференцировкой ПСК в определённый тип клеток, функционирующих в организме, является трудоёмким процессом, включающим сложный состав используемых компонентов и множество манипуляций, которые делают процедуру дорогостоящей и неэффективной.
Варгес и её команда продемонстрировали возможность управления дифференцировкой плюрипотентных стволовых клеток человека в функциональные остеобласты, простым добавлением молекулы аденозина к питательной среде. Подобно нативным клеткам костной ткани, полученные остеобласты сформировали костные ткани с кровеносными сосудами. После трансплантации мышам с костными дефектами, остеобласты сформировали новые кости в естественных условиях без каких-либо признаков побочных эффектов.
«Удивительно, что всего лишь одна молекула может управлять судьбой стволовых клеток. Нам не нужно использовать коктейль из молекул, факторов роста или других добавок, чтобы создать популяцию костных клеток из стволовых клеток человека, таких как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки», — говорит Варгес.
Текущее исследование продолжает предыдущую работу группы Варгес, направленную на изучение того, как минералы фосфата кальция, обнаруженные в костной ткани, стимулируют стволовые клетки к дифференцировке в остеобласты. Команда учёных обнаружила, что стволовые клетки используют фосфат кальция для продуцирования АТФ – молекулы, принимающей участие в метаболизме, которая распадается до аденозина, управляющего дифференцировкой стволовых клеток в остеобласты.
«Мы хотели узнать, что случится, если мы пропустим промежуточные шаги и просто добавим аденозин в среду. Это было основополагающим в нашем исследовании», — сказала Варгес.
В настоящее время Варгес занимается исследованиями запуска механизмов формирования костной ткани с помощью аденозина. До настоящего времени считалось, что этот процесс управляется рецептором A2bR, расположенном на поверхности стволовых клеток, который связывается с аденозином. Однако данный механизм требует дальнейшего изучения, говорит Варгес.
