Ученые впервые получили функциональные клетки легких из стволовых клеток человека

Исследователи из Медицинского центра Колумбийского университета (CUMC) впервые успешно трансформировали человеческие стволовые клетки в функциональные клетки легких и дыхательных путей. Прорыв, описанный в журнале Nature Biotechnology, открывает значительные перспективы для моделирования заболеваний легких, скрининга лекарств, изучения развития легких человека и, в конечном итоге, создания легочной ткани для трансплантации.

"Теперь мы наконец можем создавать клетки легких и дыхательных путей. Это важно, потому что трансплантация легких имеет особенно плохой прогноз", — заявил руководитель исследования Ханс-Виллем Снук (Hans-Willem Snoeck), профессор медицины. Хотя до клинического применения еще далеко, это позволяет задуматься об аутологичных трансплантатах — использовании собственных клеток кожи пациента для создания функциональной легочной ткани.

Исследование основано на открытии Снука в 2011 году набора химических факторов, способных превращать эмбриональные стволовые (ES) клетки или индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки человека в энтодерму передней кишки — предшественников клеток легких. В новой работе ученые нашли факторы, завершающие трансформацию в функциональные легочные эпителиальные клетки.

Полученные клетки экспрессировали маркеры как минимум шести типов эпителиальных клеток легких и дыхательных путей, особенно маркеры альвеолярных эпителиальных клеток 2 типа. Эти клетки критически важны: они производят сурфактант для поддержания альвеол (где происходит газообмен) и участвуют в восстановлении легких после повреждений.

Открытие особенно значимо для изучения таких болезней, как идиопатический легочный фиброз (IPF), в развитии которого клетки 2 типа играют ключевую роль. "Никто не знает, что вызывает болезнь, и лечить ее нечем. С помощью этой технологии можно будет создавать лабораторные модели IPF, изучать его на молекулярном уровне и проводить скрининг лекарств", — пояснил Снук.

В долгосрочной перспективе технология может быть использована для создания аутологичного легочного трансплантата. Для этого планируется использовать донорские легкие, удалить все клетки, оставив только каркас (матрикс), и заселить его новыми легочными клетками, полученными из клеток кожи пациента, чтобы избежать отторжения.

Над этим подходом Снук работает совместно с инженерами-биомедиками Колумбийского университета. "Я в восторге от этого сотрудничества, которое объединяет науку о стволовых клетках и биоинженерию в поиске новых методов лечения легочных заболеваний", — отметила соавтор работы Гордана Вуньяк-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic).