Стволовые клетки помогут в лечении муковисцидоза
Учёные из Кембриджского университета (University of Cambridge, Великобритания) вырастили мини-лёгкие из стволовых клеток пациентов с муковисцидозом. Полученную модель можно использовать для клинических испытаний и тестирования новых лекарственных препаратов. Результаты работы опубликованы 10 марта 2015 г., в журнале Stem Cells and Development.
Муковисцидоз – наследственное заболевание, вызванное мутацией, которая может отличаться в одном и том же гене у разных пациентов. Характерными проявлениями болезни являются поражение желез внешней секреции и тяжёлые нарушения органов дыхания – в лёгких накапливается слизь, которая затрудняет дыхание и становится причиной респираторных заболеваний. Современные терапевтические методы частично устраняют симптомы, но не способны полностью вылечить болезнь.
Исследователи из Кембриджа с помощью стволовых клеток создали трёхмерную модель лёгких для изучения их функционирования при муковисцидозе. Ранее учёным уже удавалось вырастить зачаток почки и мозжечок для исследований заболеваний и тестирования потенциальных лекарственных препаратов. Такие методики являются прекрасной альтернативой использованию животных в научных опытах.
Для проведения исследования группа учёных во главе с доктором Ником Хеннаном (Nick Hannan) использовала клетки кожи (фибробласты) пациентов с наиболее распространённой формой муковисцидоза, вызванной мутацией дельта F508 в гене CFTR. Примерно трое из четырёх больных муковисцидозом в Великобритании имеют именно эту мутацию. Затем исследователи перепрограммировали фибробласты в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), которые могут дифференцироваться практически в любой тип клеток организма.
С помощью иПСК учёные воссоздали в лаборатории эмбриональное развитие лёгких, активировав процесс, известный как гаструляция, при котором клетки образуют отдельные слои. Один из слоёв – энтодерма даёт начало передней кишке, из которой и формируются лёгкие.
Исследователи с помощью стволовых клеток вырастили дистальный отдел лёгких, который наиболее подвержен заболеваниям, таким как муковисцидоз, эмфизема и некоторые формы рака.
Мутация дельта F508 в гене CFTR (регулятор трансмембранной проводимости при муковисцидозе, сystic fibrosis transmembrane conductance regulator) приводит к нарушению синтеза белка, выполняющего роль хлоридного канала, участвующего в водно-электролитном обмене эпителиальных клеток дыхательных путей. Это приводит к выведению воды из околоклеточного пространства и образованию трудновыводимой слизи, которая становится причиной бактериальных инфекций и хронических воспалений, с течением времени образующих рубцы (фиброз тканей).
Используя флуоресцентный краситель, чувствительный к присутствию хлора, учёные исследовали проходимость молекул Cl- через мембраны клеток. В «мини-лёгких», выращенных из стволовых клеток больных муковисцидозом, нарушение хлоридного транспорта не приводило к флуоресценции красителя, наблюдаемой в лёгочной ткани, полученной от здоровых людей.
Этот метод позволил учёным продемонстрировать использование «мини-лёгких» как потенциальную модель для исследования новых лекарственных препаратов: изменение флуоресценции говорит о восстановлении функциональности клеток и эффективности лекарства.
