Ученые разработали универсальные стволовые клетки, способные восстанавливать практически любую травму

Учёным из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW) удалось создать стволовые клетки человека нового типа. Их эффективность была успешно проверена на мышах. Несмотря на то, что результаты обнадеживают, необходимы дополнительные исследования и тесты, прежде чем метод сможет применяться в терапии пациентов.

«Стволовые клетки, которые мы разработали, могут адаптироваться к окружающей среде и восстанавливать целый ряд поврежденных тканей», — говорит гематолог Джон Пиманда (John Pimanda), профессор UNSW и соавтор исследования, опубликованного в журнале Science Advances. «Насколько мне известно, никто еще не создавал адаптивные мультипотентные стволовые клетки человека. Это неизведанная территория».

Ученые создали индуцированные мультипотентные стволовые клетки (иМСК) в лаборатории, воздействуя на жировые клетки человека сложной смесью, которая заставила их потерять свою первоначальную идентичность. Этот процесс также стирал эпигенетические маркеры (т.н. «метки молчания»), ответственные за специализацию клеток.

Когда исследователи вводили иМСК человека мышам, клетки поначалу оставались в состоянии покоя. Однако после получения животными травмы, стволовые клетки адаптировались к окружающей среде и трансформировались в ткани, которые нуждались в восстановлении, будь то мышцы, кости, хрящи или кровеносные сосуды.

«Стволовые клетки действовали как хамелеоны», — говорит ведущий автор исследования доктор Эвани Йола (Avani Yeola), исследователь стволовых клеток в лаборатории проф. Пиманды. Доктор Йола провела эту работу в рамках своей докторской диссертации в UNSW. «Они следовали локальным сигналам, чтобы слиться с тканью, которая требовала исцеления».

Существует ряд технологий преобразования зрелых клеток в стволовые, но они имеют ключевые ограничения: получаемые взрослые (дифференцированные) стволовые клетки в лучшем случае способны регенерировать весьма ограниченное число типов тканей.

А индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) не могут непосредственно трансплантироваться в организм, поскольку они несут риск развития опухолей. Кроме того, иПСК также нуждаются в специальной обработке для генерации определенных типов клеток или тканей перед использованием.

Клетки иМСК, созданные из зрелых клеток, не показали никаких признаков нежелательного роста тканей. Но они благополучно адаптировались к ряду различных типов тканей у мышей.

«Эти стволовые клетки не похожи ни на какие другие, тестируемые в клинических испытаниях в настоящее время», — говорит доктор Йола. «Кроме того, они созданы из собственных клеток пациента, что снижает риск отторжения».

Данное исследование основано на работе команды в 2016 году с использованием клеток мышей и является следующим шагом перед клиническими испытаниями. Однако предстоит провести ещё множество исследований для оценки эффективности и безопасности клеток у людей. Если испытания будут успешны, иМСК смогут однажды вылечить все, что угодно, от повреждений в результате травмы до заболеваний сердца.

«Это еще один шаг вперед в области терапии стволовыми клетками», — говорит доктор Йола.

Простая, но мощная технология

Каждая человеческая клетка — будь то кардиомиоцит или нейрон — имеет одинаковую ДНК. Клетки выглядят и ведут себя по-разному, поскольку у них активны разные участки ДНК. Те участки, которые клетки не используют, обычно инактивируются с помощью метилирования.

«Идея нашего метода заключалась в том, чтобы обратить вспять эти изменения», — говорит профессор Пиманда. «Мы хотели, чтобы клетки могли использовать данную [неактивную] часть ДНК в ответ на внешний сигнал».

Исследователи перепрограммировали жировые клетки (адипоциты), культивируя их в среде, которая содержала два соединения: 5-азацитидин, препарат, применяемый в терапии рака крови, и фактор роста тромбоцитов-АВ (англ. Platelet-derived growth factor, PDGF), стимулирующий рост клеток и восстановление тканей.

5-азацитидин индуцирует пластичность клеток, необходимую для их успешного репрограммирования. Он ослабляет установленную генетическую программу клеток, что в дальнейшем усиливается под действием фактора роста тромбоцитов. В результате взрослые дифференцированные клетки теряют свою спецификацию и примерно в течение трёх с половиной недель превращаются в индуцированные мультипотентные стволовые клетки.

«Это очень простая технология», — говорит доктор Ваше Чандракантан (Vashe Chandrakanthan), старший научный сотрудник UNSW и соавтор исследования.

Доктор Чандракантан, который руководил исследованием, проведённым на мышах в 2016 году вместе с проф. Пимандой, придумал идею создания иМСК.

Он говорит, что есть две основные возможности для потенциального клинического использования нового типа стволовых клеток.

«Одна идея состоит в том, чтобы получить жировые клетки у пациента и инкубировать с этими веществами. Когда они будут готовы, эти перепрограммированные клетки можно будет ввести пациенту», — говорит доктор Чандракантан. «Другой вариант — объединить эти два соединения и поместить в простую мини-помпу, которую можно было бы установить в организме, как кардиостимулятор».

Такую мини-помпу, теоретически, можно было бы поместить рядом с органом, нуждающемся в помощи (например, сердцем), где она могла бы высвобождать регулируемые дозы для создания новых стволовых клеток.

Дальнейшие шаги

Несмотря на обнадёживающие результаты, ученые говорят, что потенциальное применение метода в клинической медицине возможно ещё не скоро.

«Безопасность — это наша первая и главная забота», — говорит профессор Пиманда. «Еще предстоит провести доклинические исследования и клинические испытания, и мы должны быть уверены, что сможем создавать клетки, которые будут безвредны».

Доктор Чандракантан говорит, что если дальнейшие исследования будут успешными, то практическое использование этой терапии может произойти примерно через 15 лет.

«Успешные медицинские исследования, которые достигают своей конечной цели — то есть становятся ежедневной клинической практикой и лечением — часто могут занять много десятилетий», — говорит доктор Чандракантан. «Возможны различные препятствия и неудачные эксперименты. Такова природа исследований. Несмотря на воодушевляющие полученные результаты, я буду держать под контролем свое волнение, пока мы не сможем перенести данный метод на пациентов».