Учёные открыли новый метод регенерации сердечной мышцы с помощью прямого репрограммирования

Учёные из Института сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона (GICD) нашли новый способ превращения собственных клеток организма в бьющиеся клетки сердца, что может помочь восстановить повреждённое сердце. Более 5 миллионов американцев страдают от сердечной недостаточности, поскольку сердце практически не способно к самовосстановлению после инфаркта. В США ежегодно доступно лишь около 2000 донорских сердец для трансплантации, что оставляет миллионы пациентов без эффективных вариантов лечения.

В исследовании, опубликованном в текущем выпуске журнала Cell, учёные из лаборатории директора GICD Дипака Шриваставы напрямую репрограммировали структурные клетки сердца, называемые фибробластами, в бьющиеся клетки сердца — кардиомиоциты. При этом они впервые получили доказательство, что несвязанные взрослые клетки можно перепрограммировать из одного типа в другой, не возвращая их полностью в состояние стволовой клетки.

Исследователи под руководством Масаки Иеды начали с 14 генетических факторов, важных для формирования сердца, и обнаружили, что вместе они могут перепрограммировать фибробласты в клетки, подобные кардиомиоцитам. Примечательно, что комбинации всего трёх факторов (Gata4, Mef2c и Tbx5) было достаточно для эффективного превращения фибробластов в клетки, способные сокращаться, как кардиомиоциты, и активирующие большинство тех же генов. При трансплантации в сердца мышей через день после введения трёх факторов фибробласты превращались в клетки, подобные кардиомиоцитам, уже внутри бьющегося сердца.

«Учёные пытались в течение 20 лет превратить немышечные клетки в клетки сердечной мышцы, но оказалось, нам просто нужна была правильная комбинация генов в правильной дозе», — сказал доктор Иеда.

«Способность репрограммировать фибробласты в кардиомиоциты имеет множество терапевтических последствий, — пояснил доктор Шривастава, старший автор статьи. — Половина клеток в сердце — это фибробласты, поэтому возможность использовать этот резерв клеток, уже находящихся в органе, для превращения в бьющиеся клетки сердца имеет огромные перспективы для сердечной регенерации».

Это следующее поколение прямого репрограммирования основано на методе, открытом исследователем из Гладстона Синъей Яманакой, который обнаружил, что с помощью четырёх генетических факторов взрослые клетки можно перепрограммировать в плюрипотентные клетки, известные как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки).

Однако прямое клеточное репрограммирование, не затрагивающее стадию стволовой клетки, решает некоторые проблемы безопасности, связанные с использованием стволовых клеток. Прямой переход от одного типа взрослой клетки к другому устраняет риск того, что некоторые стволовые клетки могут развиться неправильно и образовать опухоли.

«Прямое репрограммирование ещё не было проведено на человеческих клетках, — объяснил доктор Шривастава. — И всё ещё есть надежда найти малые молекулы, а не генетические факторы, которые можно было бы использовать для направления переключения клеточной судьбы».