Обнаружены два белка, регулирующие мезенхимальные стволовые клетки при восстановлении костей

Американским учёным из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin-Madison) удалось обнаружить белки, играющие роль ключевых регуляторов мезенхимальных стволовых клеток (МСК), способных восстанавливать кости. Исследование, результаты которого опубликованы 2 февраля 2017 года в Stem Cell Reports, может стать важным шагом для клеточной терапии, направленной на регенерацию костной ткани, утраченной в результате травмы или онкологических заболеваний.

«Это довольно интересные молекулы. Мы обнаружили, что они играют решающую роль в регуляции судьбы мезенхимальных стволовых клеток», — объясняет Ван-Ю Ли (Wan-Ju Li), профессор Висконсинского университета в Мадисоне.

Ли, совместно с коллегой Цун-Лин Цайем (Tsung-Lin Tsai), очищали костный мозг человека с помощью скрининга с высокой пропускной способностью для идентификации белков, представляющих интерес. Затем они определяли активность МСК в культуре после воздействия на них обнаруженными белками.

Целью данного исследования, говорит Ли, было улучшение понимания условий в одной из ниш мезенхимальных стволовых клеток – костном мозге. Полученные данные могут применяться для улучшения методик культивирования клеток с целью изучения и для использования в терапии.

Команда из Висконсина обнаружила, что воздействие комбинации белков липокалина-2 и пролактина на культуру МСК замедляет старение — естественный процесс, снижающий способности клеток к делению и росту. Учёные считают своей ключевой задачей возможность успешной пролиферации клеток в лабораторных условиях с последующей дифференцировкой в ткани кости исключительно после трансплантации пациенту.

Управление мезенхимальными стволовыми клетками in vitro и возможность поддержания их способности формировать костную ткань на специальном каркасе открывает путь для восстановления больших трёхмерных участков кости, утраченных в результате опухоли или обширной травмы.

Костная ткань способна восстанавливаться при небольших повреждениях, таких как трещины и переломы, однако при утрате значительных частей требуется клиническое вмешательство.

Для выращивания новой костной ткани в организме с помощью регенеративной медицины в первую очередь требуется создание большого количества качественных клеток в лабораторных условиях, отмечает Ли.

Обычно, количество стволовых клеток в организме ограничено. Однако учёные полагают, что по аналогии с выращиванием клеток в лаборатории, возможно с помощью однократной трансплантации создать депо клеток в организме человека для использования в терапевтических целях, в первую очередь – регенерации костей.

Группа из Висконсинского университета провела испытания, в ходе которых МСК человека обрабатывались липокалином-2 и пролактином, а затем трансплантировались мышам с хирургически удалёнными частями свода черепа. Результаты продемонстрировали успешное восстановление утраченных частей костной ткани.

Хотя наиболее безопасным и менее инвазивным источником мезенхимальных стволовых клеток человека на сегодняшний день является жировая ткань, в исследовании учёных из Висконсина использовался костный мозг, пожертвованный пациентами после эндопротезирования тазобедренного сустава.

Таким образом, идентифицированные Ли и его коллегами белки были получены от доноров, страдающих от остеоартрита. Тем не менее, Ли выразил уверенность в том, что белковые факторы, выделенные из костного мозга и изучаемые в настоящей работе, были идентичны тем, что присутствуют у здоровых людей.

Данное исследование, говорит Ли, демонстрирует ключевое усовершенствование среды для культивирования клеток, которая более точно воспроизводит естественные условия ниши мезенхимальных стволовых клеток в костном мозге.