Исследования кроветворных стволовых клеток, которые могут изменить медицину будущего

Инженеры-биомедики и медицинские исследователи из UNSW Sydney независимо друг от друга сделали открытия о создании эмбриональных кроветворных стволовых клеток, которые однажды могут устранить необходимость в донорах таких клеток.

Эти достижения — часть движения регенеративной медицины к использованию «индуцированных плюрипотентных стволовых клеток» для лечения болезней, когда стволовые клетки получают обратным инжинирингом из взрослых тканевых клеток, а не из живых эмбрионов человека или животных.

Два исследования ученых UNSW проливают новый свет на то, как возникают предшественники кроветворных стволовых клеток у животных и людей, и как их можно получить искусственно.

Имитация сердца

В исследовании, опубликованном в Cell Reports, ученые продемонстрировали, как симуляция бьющегося сердца эмбриона с помощью микрофлюидного устройства в лаборатории привела к развитию «предшественников» человеческих кроветворных стволовых клеток — клеток на пороге превращения в полноценные кроветворные стволовые клетки.

Устройство размером 3 см x 3 см прокачивало кроветворные клетки, полученные из линии эмбриональных стволовых клеток, имитируя сердцебиение эмбриона и условия кровообращения. Орбитальная система встряхивания создавала напряжение сдвига (трение) для клеток крови.

Эти системы способствовали развитию клеток-предшественников, которые могут дифференцироваться в различные компоненты крови: лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. Ученые наблюдали репликацию процесса гемопоэза (кроветворения) в устройстве.

Важно, что устройство также создало тканевые клетки эмбриональной сердечной среды, которые имеют решающее значение для этого процесса.

Значение: Создание кроветворных стволовых клеток из линий плюрипотентных стволовых клеток решило бы проблему нехватки доноров и необходимости тканевого соответствия, обеспечив обильный запас клеток для лечения рака крови или генетических заболеваний.

Разгадка тайны

В независимом исследовании, опубликованном в Nature Cell Biology, ученые выяснили, как кроветворные стволовые клетки создаются в эмбрионах мышей.

Было известно, что в эмбрионах млекопитающих эндотелиальные клетки, выстилающие аорту, превращаются в клетки крови во время гемопоэза. Однако идентичность клеток, регулирующих этот процесс, оставалась загадкой.

Исследователи идентифицировали клетки в эмбрионе, которые могут преобразовывать как эмбриональные, так и взрослые эндотелиальные клетки в клетки крови. Эти клетки — «стромальные клетки Mesp1-производные PDGFRA+» — располагаются под аортой и окружают ее лишь в очень короткое окно во время эмбрионального развития.

Когда эндотелиальные клетки из эмбриона или взрослой особи смешивают с этими стромальными клетками, они начинают производить кроветворные стволовые клетки.

Значение: Это знание дает исследователям подсказки, как заставить взрослые эндотелиальные клетки млекопитающих создавать кроветворные стволовые клетки, что они обычно не могут делать. Использование собственных клеток пациента для генерации кроветворных стволовых клеток могло бы устранить необходимость в донорских переливаниях крови или трансплантации стволовых клеток.

Оба исследования представляют собой значительные шаги к пониманию того, как, когда, где и какие клетки участвуют в создании кроветворных стволовых клеток. В будущем эти знания могут помочь, среди прочего, пациентам с онкологическими заболеваниями, перенесшим высокие дозы радио- и химиотерапии, восстановить истощенные запасы кроветворных стволовых клеток.