«Эта новая методология открывает новые возможности для исследования любых заболеваний дыхательных путей, таких как астма или ХОБЛ», — говорит Джаярадж Раджагопал, доктор медицины, из Центра регенеративной медицины MGH и Гарвардского института стволовых клеток, старший автор отчета. «Если в прошлом мы могли выращивать стволовые клетки только в течение нескольких поколений, теперь у нас есть возможность генерировать достаточно клеток, чтобы их хватило на несколько лабораторий на годы экспериментов. Наша система также очень проста, что позволяет избежать сложностей прежних систем культивирования и создания он более доступен для многих лабораторий ».Было предложено множество гипотез, объясняющих ограниченную способность поддерживать стволовые клетки в культуре, включая потерю теломер, защищающих концы хромосом, и клеточное старение, форму старения, которая останавливает рост.
Команда Раджагопала сосредоточилась на клеточном сигнальном пути, который, как известно, регулирует рост клеток и критический процесс дифференцировки, в котором клетки становятся более специализированными и теряют способность давать начало другим типам клеток. Активируется белками, такими как TGF-? и костный морфогенный белок (BMP), этот путь передает сигналы ядру с помощью внутриклеточных белков, называемых SMAD.Исследователи выяснили, может ли ингибирование путей SMAD способствовать росту культивируемых взрослых стволовых клеток, предотвращая дифференцировку.
В серии экспериментов они впервые подтвердили, что передача сигналов TGF — β / BMP и SMAD активна в дифференцированных клетках, но не во взрослых стволовых клетках. Показав, что блокирование передачи сигналов SMAD может предотвратить дифференцировку стволовых клеток дыхательных путей от мышей, они обнаружили, что блокирование как TGF-? и пути BMP позволили распространить многие поколения стволовых клеток дыхательных путей.
Они смогли получить стволовые клетки дыхательных путей человека из образцов, взятых во время бронхоскопии, процедуры, обычно используемой для диагностики или мониторинга нарушений дыхательных путей. Примечательно, что исследователям также удалось получить и поддерживать стволовые клетки дыхательных путей из некоторых образцов мокроты, жидкости, вытесняемой из дыхательных путей во время кашля.
«Если бы мы могли найти способы вызвать образцы от кашля, содержащие большее количество стволовых клеток, наша методика представляла бы наименее инвазивный способ получения стволовых клеток из любого органа, и если бы мы могли улучшить процедуру для получения культур стволовых клеток из 100 процентов стволовых клеток. образцы мокроты, мы могли бы получить образцы для изучения заболеваний легких в лаборатории с меньшей инвазивностью, чем забор крови », — говорит Раджагопал.«Мы также обнаружили, что та же самая методология работает для многих тканей тела — от кожи до пищевода и молочных желез. Многие из этих тканей органов в настоящее время не могут быть культивированы, поэтому еще неизвестно, будут ли ученые в этих областях возможность выращивать стволовые клетки из образцов, полученных при других минимально инвазивных процедурах, включая сбор секретов. Если все это станет возможным, это станет большим шагом вперед для индивидуальных медицинских подходов к болезни », — говорит он.
Адъюнкт-профессор медицины Гарвардской медицинской школы Раджагопал уточняет, что способность поддерживать и увеличивать популяции взрослых стволовых клеток улучшит моделирование процессов болезни, позволит проводить скрининг потенциальных терапевтических препаратов с клетками, полученными от отдельных пациентов, и позволит создавать человеческие "нокаут / нокаут" клеточные модели с использованием мощной технологии редактирования генов CRISPR-Cas9. «При многих заболеваниях — в частности, заболеваниях легких — мышь — очень плохая модель заболевания человека, поэтому эта способность действительно открывает новые горизонты для применения генетики человека к клеткам легких человека и моделям болезней».Он добавляет, что эта технология должна повысить безопасность терапии на основе стволовых клеток, устраняя риск заражения, вносимого клетками мыши, которые традиционно используются для поддержания стволовых клеток дыхательных путей в культуре.
Хотя новая процедура поддерживает функцию взрослых стволовых клеток на протяжении многих поколений, в конечном итоге они начинают ухудшаться, что делает уменьшение или даже устранение этой потери функции важной следующей целью. «У нас есть много идей и совместных работ, чтобы попытаться найти способы сделать эти клетки почти идеальными», — говорит Раджагопал. «Проблема может быть генетической или эпигенетической, и MGH имеет значительный опыт в обеих этих областях исследования».