Найден новый способ превращения стволовых клеток в клетки сердца

Исследователи МФТИ, Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского и Национального медицинского исследовательского центра им. Е.Н. Мешалкина (Новосибирск) разработали новый метод получения мышечных клеток сердца (кардиомиоцитов) из мезенхимальных стволовых клеток. Это открывает новые перспективы для исследований в области регенеративной медицины.

Одно из самых передовых направлений в медицине — регенеративная терапия. Ее цель — восстановление поврежденной или пораженной заболеванием ткани с помощью трансплантации или использования стволовых клеток, которые способны дифференцироваться во многие другие типы клеток. Попав в пострадавший орган или ткань, стволовые клетки заменяют собой погибшие. По происхождению они могут быть, например, эмбриональными, фетальными (полученные из зародыша) или индуцированными плюрипотентными (iPSC). Последние получают из других клеток путем их «перепрограммирования». Обычно это сложный и дорогой процесс, однако новая работа российских ученых показала более эффективную и доступную альтернативу.

Авторы использовали для получения кардиомиоцитов мезенхимальные стволовые клетки — те, которые обычно превращаются в костную, хрящевую или жировую ткань. В рамках исследования мезенхимальные стволовые клетки получали из образцов красного костного мозга пациентов. Это кроветворный орган, где постоянно образуются все новые клетки крови. Его пробы массой 1–2 грамма извлекли во время операций на открытом сердце, сразу после вскрытия грудной клетки пациента.

Далее из образцов выделяли стволовые клетки, которые помещали в среду культивирования, где до того находились кардиомиоциты, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток по стандартному протоколу. Оба типа клеток росли в общей среде и их кальциевые колебания синхронизировались. Мезенхимальные стволовые клетки проходили дифференциацию по нужному пути, но не полностью ее завершили. Тем не менее, биофизики считают, что на фоне синхронизированной активности дифференцированных клеток с кардиомиоцитами они вполне подходят для «ремонта» тканей и могут стать ценным инструментом для исследований.

«Мы разработали подход, позволяющий направленно превращать мезенхимальные стволовые клетки костного мозга пациента в кардиомиоцитоподобные клетки с помощью сигнальных молекул, выделяемых iPSC-производными кардиомиоцитами. В ходе работы показано, что такие клетки приобретают структурные и функциональные признаки сердечной ткани, включая поперечную исчерченность, кальциевые колебания и электрическую активность. Мы считаем, что технология открывает возможности для создания персонализированных моделей сердечных заболеваний, фармакологического тестирования и дальнейшего развития регенеративных подходов после повреждения миокарда», — рассказала один из авторов работы, инженер-исследователь лаборатории экспериментальной и клеточной медицины Института биофизики будущего МФТИ Вероника Литвиненко.

Соответствие полученных из красного костного мозга клеток сердечным подтвердили с помощью иммуногистохимического окрашивания, оптического картирования и метода патч-кламп.

Авторы отмечают, что новый протокол «параллельной дифференциации» устраняет необходимость подстраивания под конкретного пациента, ведь новые клетки получают на основе его собственных. По сравнению с имеющимися альтернативами, метод на основе паракринных стимулов проще и эффективнее. Не нужны ни дорогая генная инженерия, ни сложные коктейли из химических веществ. Метод подходит для наработки близких по свойствам к кардиомиоцитам клеток, необходимых при моделировании заболеваний сердца, для фармакологического тестирования новых лекарств, а в будущем, возможно, также для использования в регенеративной медицине.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации