Модель заболевания, описанная в новом исследовании команды под руководством Калифорнийского университета в Сан-Франциско, включает взятие клеток кожи у пациентов с заболеванием костей, перепрограммирование их в лабораторной посуде до их эмбрионального состояния и получение из них стволовых клеток.Получив стволовые клетки, команда определила клеточный механизм, который вызывает аномальный рост костей при неизлечимом заболевании костей, которое называется fibrodysplasiaossificans progressiva (FOP).
Кроме того, они обнаружили, что определенные химические вещества могут замедлять аномальный рост костей в стволовых клетках, открытие, которое может помочь в разработке будущих лекарств.По словам руководителя нового исследования Эдварда Сяо, доктора медицины, доктора медицины, эндокринолога, лечащего пациентов с редкими и тяжелыми заболеваниями, клинически генетические состояния и состояния, вызванные травмами, очень схожи: образование костной ткани в мышцах приводит к боли и ограничению движений. необычные заболевания костей в Клинике метаболизма костей UCSF в отделении эндокринологии и метаболизма.
Ожидается, что модель заболеваний на основе клеток человека приведет к лучшему пониманию этих расстройств и других болезней, сказал Сяо.«Новая модель ФОП уже пролила свет на процесс заболевания при ФОП, показав, что мутировавший ген может влиять на различные стадии формирования кости», — сказал Сяо. «Эти различные стадии представляют собой потенциальные цели для ограничения или остановки прогрессирования заболевания, а также могут быть полезны для блокирования аномального образования костей в других условиях, помимо ФОП. Линии человеческих стволовых клеток, которые мы разработали, будут полезны для идентификации лекарств, нацеленных на процесс формирования костей у людей ".
Разработка и экспериментирование с использованием модели стволовых клеток человека для ФОП, опубликованной в декабрьском выпуске журнала Orphanet Journal of Rare Diseases, является реализацией перспектив исследований с использованием стволовых клеток того типа, который известен как индуцированный плюрипотент. стволовые (iPS) клетки, бессмертные клетки с почти безграничным потенциалом, полученные не из эмбрионов, а из взрослых тканей.Синья Яманака, доктор медицины, доктор философии, профессор анатомии UCSF и старший исследователь из институтов Гладстона, входящих в UCSF, а также директор Центра исследований и приложений iPSCell (CiRA) и главный исследователь в Университете Киото, поделился своими впечатлениями.
Нобелевская премия 2012 года за открытие, как создавать iPS-клетки из клеток кожи с использованием горстки белковых «факторов». Эти факторы направляют процесс перепрограммирования, который возвращает клетки в эмбриональное состояние, в котором они могут стать практически любым типом клеток.Поскольку травмы и операции могут спровоцировать быстрое формирование кости у пациентов с ФОП, получение образцов тканей для обширных лабораторных исследований чрезвычайно затруднено.
Клетки iPS человека представляют собой уникальное решение, позволяя создавать необходимые ткани в лаборатории. Сяо и его коллеги тщательно собрали образцы кожи у доноров, а затем вырастили клетки кожи в культуре, прежде чем преобразовать их в iPS-клетки с помощью методов, созданных Яманакой.Помимо предоставления альтернативы эмбриональным стволовым клеткам для потенциального использования при регенерации пораженных тканей, iPS-клетки используются для получения дополнительной информации о заболеваниях, особенно о заболеваниях, вызываемых мутировавшими генами.В отличие от клеток кожи, из которых они произошли, человеческие iPS-клетки, созданные из пациентов с ФОП, демонстрируют повышенное образование хряща и повышенную минерализацию кости — два важных шага, которые необходимы для формирования зрелой кости.
Костные морфогенетические белки (BMP) играют центральную роль в формировании кости в мышцах. FOP возникает в результате мутации гена, которая вызывает дефект рецепторного белка, с которым связываются BMP, тем самым увеличивая образование кости.
«Эти клетки станут ключевым инструментом для поиска способов стимулирования и контроля роста костей человека для регенеративной медицины или восстановления костей», — сказал Сяо. «Клетки iPS могут также помочь нам определить методы лечения более распространенных заболеваний, таких как атеросклероз и кальцификация сосудов, потому что в этих медицинских состояниях задействованы одни и те же костные морфогенетические белковые пути».