Группа ученых из Школы биомедицинских наук медицинского факультета Гонконгского университета (HKUMed) добилась прорыва в исследованиях стволовых клеток, предложив инструменты, которые можно использовать для пациентов, которым требуется высокоиндивидуализированный уход.
Они разработали инновационный метод трансформации клеток крови и кожи в нервные стволовые клетки, преодолевая ограничения современных методов исследования стволовых клеток и одновременно открывая новые возможности для изучения и разработки методов лечения возрастных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.
Результаты исследования опубликованы в научных журналах Science Advances и Nucleic Acids Research.
Человеческое тело состоит примерно из 200 различных типов клеток, каждый из которых играет решающую роль в поддержании общего состояния здоровья. Однако доступ и анализ определенных типов клеток, таких как нейроны, расположенные глубоко в мозге, оказались сложной задачей.
Традиционный подход к созданию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) предполагает использование легкодоступных источников клеток, таких как кожа, кровь и моча. Эти iPS-клетки имеют сходные характеристики с плюрипотентными стволовыми клетками, обнаруженными у ранних эмбрионов, и могут дифференцироваться в различные типы клеток, в том числе в мозг, сердце, печень и легкие.
Однако создание iPS-клеток требует много времени, затрат и часто связано с проблемами безопасности, поскольку iPS-клетки имеют некоторое сходство с раковыми клетками. Кроме того, iPS-клетки представляют собой молодое эмбриональное состояние, поэтому они обычно непригодны для изучения возрастных заболеваний.
В ответ на эти проблемы профессор Ральф Яух (Ralf Jauch), научный сотрудник Школы биомедицинских наук HKUMed, и его команда активно изучают инновационные решения для преодоления этих ограничений.
Ранние попытки индуцировать нейральные стволовые клетки были медленными и неэффективными и основывались на природных генах, присутствующих в геноме человека, таких как SOX2. Ученые воспользовались мощной молекулой под названием SOX17, которая является явным родственником SOX2 и обычно функционирует в клетках крови, кишечника и легких. Исследователи превратили SOX17 в «фактор суперстволовых клеток» посредством мутаций. Мутантный вариант SOX17 продемонстрировал улучшенную способность активировать молчащие гены, самоорганизовываться внутри ядра и точно перемещаться от гена к гену, что приводит к быстрой и эффективной трансформации клеток.
Команда ученых успешно трансформировала клетки кожи мышей разного возраста в нервные стволовые клетки, обладающие характеристиками клеток головного мозга, и дополнительно усовершенствовала эту методологию для человеческих клеток, что позволило преобразовывать клетки крови доноров в нервные стволовые клетки, которые в дальнейшем можно было дифференцировать в определенные типы клеток, связанные с заболеваниями двигательных нейронов или деменцией.
Они также определили важные особенности мутанта SOX17 и разработали вариант miniSOX, который снижает нагрузку на упаковку, необходимую для доставки к клеткам-мишеням или органам. Это открытие объясняет важность использования специально разработанных белков SOX для успешного преобразования клеток кожи и крови в нервные стволовые клетки. Была подана непредварительная заявка на патент на использование модифицированного SOX17 для разработки моделей стволовых клеток следующего поколения.
Традиционные эмбриональные стволовые клетки и iPS-клетки часто не могут полностью передать характеристики стареющих клеток, что ограничивает их полезность в изучении и лечении возрастных заболеваний. Команда ученых успешно сохранила особенности старения в стволовых клетках, полученных от мышей, создав более аутентичную систему для изучения возрастных заболеваний и поиска потенциальных методов лечения. Следующий этап их исследования включает изучение нервных клеток, полученных из клеток крови пожилых людей, для подтверждения этих результатов.
Это новаторское исследование, проводимое профессором Яухом, имеет многообещающие перспективы в области регенеративной медицины и персонализированного ухода за пациентами. «Краткий путь получения нервных стволовых клеток из легкодоступных источников может обеспечить более быстрый, экономически эффективный и безопасный способ создания стволовых клеток следующего поколения, открывая двери для понимания и лечения широкого спектра заболеваний, связанных со старением», – подчеркнул профессор Яух.
«Эти результаты представляют собой важную веху в области исследований стволовых клеток. Используя потенциал стволовых клеток, мы можем начать разрабатывать персонализированные стратегии лечения, адаптированные к уникальным потребностям отдельных пациентов», — добавил он.
Литература:
Mingxi Weng et al, An engineered Sox17 induces somatic to neural stem cell fate transitions independently from pluripotency reprogramming, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh2501
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
