В двух исследованиях, опубликованных в журнале Science and Cell Stem Cell, группа ученых, возглавляемая старшим исследователем Гладстона Шэн Дингом, доктором философии и являющаяся частью Центра биологии и медицины стволовых клеток им. Родденберри в Гладстоне, использовала химические коктейли для постепенного уговора. клетки кожи превращаются в органоспецифические стволовые клетки, подобные стволовым клеткам, и, в конечном итоге, в клетки сердца или мозга.
Это открытие предлагает более эффективный и надежный метод перепрограммирования клеток и позволяет избежать медицинских проблем, связанных с генной инженерией.
«Этот метод приближает нас к способности генерировать новые клетки в месте повреждения у пациентов», — сказал Дин, старший автор обоих исследований. «Мы надеемся, что когда-нибудь сможем лечить такие болезни, как сердечная недостаточность или болезнь Паркинсона, с помощью лекарств, которые помогут сердцу и мозгу регенерировать поврежденные области из имеющихся у них тканевых клеток. Этот процесс намного ближе к естественной регенерации, которая происходит у таких животных, как тритоны и саламандры, что давно нас восхищает."
Химически отремонтированные сердца
У взрослых сердец очень ограниченная способность генерировать новые клетки, поэтому ученые искали способ заменить клетки, потерянные после сердечного приступа, например трансплантировать взрослые сердечные клетки или стволовые клетки в поврежденное сердце. Однако эти усилия были в значительной степени неэффективными, поскольку большинство трансплантированных взрослых клеток не выживают или не интегрируются должным образом в сердце, и лишь немногие стволовые клетки можно уговорить стать клетками сердца. Альтернативный подход, предложенный Дипаком Шриваставой, доктором медицины, директором исследований сердечно-сосудистой системы и стволовых клеток в Gladstone, использовал гены для преобразования рубцовых клеток в сердце животных в новые мышцы, которые улучшали функцию сердца.
Подход с химическим перепрограммированием, позволяющий сделать то же самое, может предложить более простой способ предоставить сигналы, которые побуждают сердечную мышцу к локальной регенерации.
В научном исследовании ученые использовали коктейль из девяти химических веществ, чтобы превратить клетки кожи человека в бьющиеся клетки сердца.
Методом проб и ошибок они нашли лучшую комбинацию химических веществ, чтобы начать процесс, переводя клетки в состояние, напоминающее мульти-мощные стволовые клетки, которые могут превращаться во множество различных типов клеток в конкретном органе. Второй коктейль из химических веществ и факторов роста помог превратить клетки в клетки сердечной мышцы.
При использовании этого метода более 97% клеток начали биться, что характерно для полностью развитых здоровых сердечных клеток.
Клетки также адекватно реагировали на гормоны, и молекулярно они напоминали клетки сердечной мышцы, а не клетки кожи. Более того, когда клетки были трансплантированы в сердце мыши на ранней стадии процесса, они превратились в здоровые на вид клетки сердечной мышцы внутри органа.
«Конечная цель лечения сердечной недостаточности — это надежный и надежный способ для сердца создавать новые мышечные клетки», — сказал Шривастава, соавтор статьи в научной статье. "Перепрограммирование собственных клеток пациента может обеспечить самый безопасный и эффективный способ регенерировать умирающую или больную сердечную мышцу."
Омоложение мозга нервными стволовыми клетками
Во втором исследовании, опубликованном в Cell Stem Cell, ученые создали нервные стволовые клетки из клеток кожи мыши, используя аналогичный подход.
Химический коктейль снова состоял из девяти молекул, некоторые из которых совпадали с теми, которые использовались в первом исследовании. За десять дней коктейль изменил идентичность клеток, пока все гены клеток кожи не были отключены, а гены нервных стволовых клеток не были постепенно включены.
При трансплантации мышам нервные стволовые клетки спонтанно развились в три основных типа клеток мозга: нейроны, олигодендроциты и астроциты. Нервные стволовые клетки также способны к самовоспроизведению, что делает их идеальными для лечения нейродегенеративных заболеваний или травм головного мозга.
«Благодаря повышенной безопасности эти нервные стволовые клетки могут однажды быть использованы для клеточной заместительной терапии при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера», — сказал соавтор исследования Ядун Хуанг, доктор медицины, доктор философии, старший научный сотрудник Gladstone. «В будущем мы могли бы даже представить себе лечение пациентов коктейлем лекарств, который действует на головной или спинной мозг, омолаживая клетки мозга в режиме реального времени."
Нан Цао и Минлян Чжан, оба постдокторанты из Гладстона, были первыми авторами статей о науке и о клеточных стволовых клетках соответственно. Другие ученые из Гладстона, участвовавшие в исследованиях, включают Ю Хуанга, Яна Спенсера, Ю Чжана, Баомин Не, Мин Се, Хайся Ван, Тяньхуа Ма, Тао Сю, Гуйлай Ши, Сайён Чжу, Кай Лю и Кэ Ли.
В исследовании также приняли участие исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Университета Кейс Вестерн Резерв.