Эти клетки легких называются альвеолярными эпителиальными клетками 2-го типа (клетки АТ2).
Мышь в лаборатории. (фото)
Гетти
Японские исследователи создали клетки легких непосредственно из мышиной ткани. Эти клетки легких называются альвеолярными эпителиальными клетками типа 2 (клетки AT2).
Группа ученых под руководством профессора Макото Исии из Университета Нагоя совместно с коллегами из Университета Кэйо добилась этого выдающегося результата без использования технологии стволовых клеток.
Используя прямое перепрограммирование, они нашли способ генерировать клетки, подобные AT2, гораздо быстрее и безопаснее. Интересно, что этот тип формирования клеток «никогда не был достигнут ранее».
«В этом исследовании мы напрямую перепрограммировали фибробласты в AT2-подобные клетки у мышей. Теперь мы стремимся изучить применение этой технологии к клеткам человека, с конечной целью разработки безопасной регенеративной терапии с использованием фибробластов пациента», — заявил Ишии.
Более быстрый метод, чем другие
Клетки AT2 — это своего рода смотрители легких. Они вырабатывают сурфактант, который держит воздушные мешочки открытыми, и служат клетками-предшественниками для восстановления повреждений легких.
Однако у миллионов людей, страдающих тяжелыми заболеваниями легких, такими как интерстициальная пневмония и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), количество этих клеток снижено или они не работают должным образом.
Это оставляет пациентам ограниченные возможности лечения и неблагоприятный прогноз.
В течение многих лет обещание регенеративной медицины давало надежду. В то время как революционная технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) требует около месяца для генерации клеток AT2.
Однако существуют и препятствия: это дорого, а также существует риск образования опухоли и иммунного отторжения.
В этой новой разработке исследователи перепрограммировали обычные клетки соединительной ткани, называемые фибробластами, взятые у мышей, непосредственно в желаемые клетки легких, полностью минуя необходимость в стволовых клетках.
«Появление технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) в 2006 году позволило генерировать клетки AT2 примерно за месяц, но этот метод является дорогостоящим и несет в себе риски образования опухолей и иммунного отторжения», — сказал Ишии.
«Чтобы преодолеть эти недостатки, мы сосредоточились на прямом перепрограммировании. Подход прямого перепрограммирования производит клетки, подобные AT2, всего за 7–10 дней, с более низким риском опухолей и потенциалом для аутологичного использования», — добавил автор.
Как это было сделано
Сначала исследователи проверили 14 генов, связанных с развитием легких.
Чтобы определить наиболее эффективную комбинацию для перепрограммирования, они затем измерили экспрессию сурфактантного белка-C (Sftpc), маркера клеток AT2.
Была идентифицирована мощная смесь всего четырех генов (Nkx2-1, Foxa1, Foxa2 и Gata6).
Когда эти гены были введены в культуру фибробластов мышей, произошло нечто невероятное.
Фибробласты были напрямую преобразованы в iPUL (индуцированные легочные эпителиально-подобные клетки), функционально схожие с нативными легочными клетками AT2, всего за 7–10 дней.
Это значительное ускорение по сравнению с другими методами на основе стволовых клеток, которые занимают не менее месяца.
И эти iPUL — не просто быстрое решение; они — настоящее дело. При внимательном рассмотрении они показали характерные внутренние структуры клеток AT2, называемые пластинчатыми телами. А их профили экспрессии генов были поразительно похожи на здоровые, нативные клетки AT2.
Окончательное испытание проводилось, когда эти iPUL были трансплантированы мышам с интерстициальной пневмонией.
Результаты оказались невероятно многообещающими: трансплантированные клетки успешно интегрировались в легочную ткань через 42 дня.
Более того, некоторые из них даже трансформировались в клетки, подобные AT1 (альвеолярный эпителиальный тип 1), которые играют ключевую роль в восстановлении повреждений легких.
Этот японский прорыв открывает новые возможности лечения тяжелых заболеваний легких с помощью более безопасной и персонализированной регенеративной терапии.
Результаты исследования опубликованы в журнале npj Regenerative Medicine.
Sourse: interestingengineering.com
