Учёные получили миллионы Т-лимфоцитов всего из одной стволовой клетки
Исследователи из США разработали способ создания органоидов тимуса в лабораторных условиях из стволовых клеток. Данный подход позволит получать одну из главных составляющих иммунной системы — Т-клетки, которые формируются из стволовых клеток крови в вилочковой железе.
В 2017 году доктор Гей Крукс (Gay Crooks) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ее коллеги разработали метод выращивания в лаборатории кластера клеток, формирующих органоид тимуса (вилочковой железы) человека. С помощью него команда смогла заставить стволовые клетки крови превращаться в Т-клетки.
В новом исследовании группа Крукс повторила эксперименты, но уже с клетками мышей, предоставив учёным, которые работают с этими животными моделями, новую платформу для изучения Т-клеток. Команда Крукс показала, что одной стволовой клетки крови достаточно для генерации большого количества мышиных Т-клеток разных подтипов и с различными функциями.
«Т-клетки необходимы для реакции на вакцины, борьбы с вирусами и отслеживания онкологических изменений. Поэтому процесс создания Т-клеток представляет большой интерес», — сказала Крукс, профессор лаборатории патологии и лабораторной медицины и содиректор Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток Илайа и Эдит Броад при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Это отличная система, которая поможет нам изучить основы биологии».
Т-клетки, также называемые Т-лимфоцитами, представляют собой белые кровяные тельца, которые помогают иммунной системе уничтожать инфицированные патогенами клетки, активировать другие части иммунной системы и сохранять память о болезнетворных микроорганизмах, с которыми организм сталкивался ранее. Существуют десятки подтипов Т-клеток и триллионы уникальных рецепторов на них, распознающих чужеродные антигены. Все Т-лимфоциты образуются из стволовых клеток крови в тимусе.
В настоящее время разработаны методы управления функцией Т-клеток и увеличения их производства, которые продемонстрировали неплохой потенциал в качестве пути к будущим методам лечения определенных заболеваний. Например, ученым удалось улучшить способность Т-лимфоцитов бороться с раком или инфекциями, а также снижать активность Т-клеток у людей с аутоиммунными заболеваниями.
Однако исследования механизма превращения стволовых клеток крови в Т-клетки оказались в тупике, поскольку данный процесс управляется сложными химическими сигналами тимуса, которые трудно воспроизвести в лабораторных условиях.
В новой работе, результаты которой были опубликованы в Cell Reports, группа исследователей адаптировала свой предыдущий метод получения органоида вилочковой железы человека для работы со стволовыми клетками мыши. Это позволило более углублённо, чем это было возможно ранее, изучить образование Т-клеток, поскольку проведение некоторых типов экспериментов возможно на животных, но не на людях.
Для роста и функционирования мини-тимуса мыши потребовался немного другой состав питательных веществ и сигнальных молекул, чем для органоида человека. Однако после создания подходящей среды система продемонстрировала высокую эффективность в производстве Т-клеток.
«Главное новшество в данной системе на основе клеток мыши состоит в том, что мы можем начать с одной единственной стволовой клетки», — сказала Амели Монтель-Хаген (Amélie Montel-Hagen), научный сотрудник лаборатории Крукс и соавтор статьи. «Удивительно, что всего из одной клетки можно создать миллионы различных Т-лимфоцитов».
Исследователи планируют в будущем провести эксперименты по удалению или изменению генов, которые считаются важными для генерации Т-клеток, и использовать органоид тимуса для изучения влияния данных эффектов на зрелые Т-клетки. Хотя такие эксперименты в настоящее время возможны на генетически модифицированных мышах, проследить точные пути развития отдельных групп Т-клеток легче в изолированной лабораторной системе, чем на живом животном.
«Необходим идеальный баланс между иммунными клетками и молекулами в нашем организме для поддержания здоровья», — сказала Крукс, которая также является профессором педиатрии и директором Программы биологии рака и стволовых клеток в Онкологическом центре Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. «Наш подход позволит нам изучить, как регулируется этот баланс».
