Комбинация белков улучшает регенерацию костной ткани стволовыми клетками
Группой исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles, UCLA, США) была найдена комбинация белков, которая при помощи стволовых клеток может улучшить восстановление костей и привести к созданию терапевтических методов лечения дефектов скелета, потери костной массы и остеопороза. Результаты работы опубликованы в февральском номере The American Journal of Pathology за 2016 год.
Исследование проводилось во главе с доктором Каном Тином (Kang Ting), профессором и председателем отдела ортодонтии в школе стоматологии UCLA; доктором Чиа Су (Chia Soo), профессором пластической хирургии и вице-президентом школы медицины им. Дэвида Геффена в при Калифорнийском университете; и доктором Аароном Джеймсом (Aaron James), научным сотрудником в секции хирургической патологии.
Было обнаружено, что сочетание двух белков, NELL-1 и BMP2, приводит к росту костной ткани при одновременном подавлении образования жировых клеток. NELL-1 стимулирует стволовые клетки к формированию костных клеток, вместо жировых. Одновременное же использование двух белков способствует росту костной ткани в большей степени, чем каждый из них.
В современных методах лечения дефектов костей используют костный морфогенетический белок 2, или Bmp2. Он утвержден FDA (Управленим по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов, Food and Drug Administration) в качестве белка для лечения костей. Но высокие концентрации, необходимые для стимулирования образования костной ткани человека могут иметь серьезные побочные эффекты, включая аномальный рост костей.
Та же группа ученых провела ряд других исследований, в том числе с использованием белка NELL-1, в результате чего наблюдалось увеличение показателей роста костей и стимулировались ключевые факторы роста костных тканей в нескольких доклинических моделях.
В своей новой работе исследователи объединили белок NELL-1, обнаруженный Тином, с белком BMP2. Они установили, что комбинация этих двух белков увеличивает остеогенез при одновременном подавлении образования жировых клеток — побочный эффект BMP2, который стимулирует стволовые клетки к формированию как костей, так и жировых клеток.
В то же время NELL-1 способствует формированию стволовыми клетками костных клеток вместо жировых. При совместном использовании эти два белка стимулируют образование костей более эффективно, чем любой из них в отдельности.
«Ранее серьезные дефекты костей пациентов было трудно лечить с помощью BMP2 или других существующих препаратов, доступных хирургам», — сказал Тин. «Сочетание NELL-1 и BMP2 привело к повышению безопасности и эффективности регенерации костной ткани на животных моделях — и, возможно, в один прекрасный день, предложат пациентам значительно лучшие методы лечения костей».
Исследование показало, что NELL-1 активирует сигнальный путь, регулирующий процесс дифференцировки стволовых клеток в клетки костной или жировой тканей. Было также показано, что BMP2 может вызвать остеогенез при помощи клеток некостного происхождения с потенциальным риском эктопического роста костей — формированием костей в нетипичных местах.
Два белка дополняют друг друга. Так, BMP2 помогает превращать некостные клетки в клетки, формирующие костную ткань, в то время как NELL-1 повышает способность к остеогенезу этих клеток.
«В отличие от BMP2, обнаруженная способность NELL-1 стимулировать рост костной ткани и препятствовать образованию жировых клеток является примером новых подходов в лечении остеопороза и других болезней, обусловленных потерей костной массы», — отметил Су.
Анализ полученных результатов показывает, что комбинация белков NELL-1 и BMP2 значительно повышает безопасность и эффективность существующих методов регенерации костей. Указанная комбинация является особенно ценной для больных с остеопорозом или пациентов, принимающих медикаменты, содержащие стероиды, которые ингибируют рост костной ткани.
В настоящее время NELL-1 рассматривается как единственный терапевтический метод системного лечения остеопороза. При системном применении NELL-1 препятствует эктопическому образованию костной ткани. В то же время белок BMP2, из-за его известной способности индуцировать рост нетипичных костей, не может быть рекомендован для системного применения.
«Доктор Тин и его исследовательская группа сделала очень ценное открытие в области регенерации костной ткани», — сказал доктор Но-Хи Пак (No-Hee Park), декан школы стоматологии UCLA. «Результаты их работы смогут помочь миллионам людей, которые страдают от остеопороза и других костных дефектов».
