Ученые моделируют человеческие болезни на стволовых клетках

Ученые все чаще используют индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) для создания моделей человеческих заболеваний, поскольку животные модели часто не точно воспроизводят симптомы пациентов.

Преимущества iPS-моделей

iPS-клетки получают путем перепрограммирования образцов кожи в примитивную форму, способную развиться в любые специализированные клетки организма. В Waisman Center Университета Висконсин-Мэдисон ученые выращивают из iPS-клеток модели расстройств, вызванных дефектными нервными клетками.

Профессор Су-Чунь Чжан, пионер в этой области, отмечает: «Животные невероятно полезны, но при неврологических расстройствах, включая болезнь Паркинсона, Хантингтона, БАС, синдром Дауна и аутизм, они часто не точно имитируют то, что мы видим у пациентов». Его команда научилась направлять развитие iPS-клеток в определенные типы нейронов, вовлеченные в конкретные болезни.

Примеры исследований

• БАС (болезнь Лу Герига): iPS-клетки создают двигательные нейроны, которые в чашке Петри демонстрируют характерные для пациентов «пробки» и клубки в нервных волокнах. Это используется для скрининга до 1000 соединений в поисках лекарств.
• Инсульт: Мэттью Дженсен трансплантирует не полностью созревшие iPS-производные нейроны и глиальные клетки в мозг крыс, моделируя восстановление после инсульта.
• Потеря слуха: Сэмюэл Габбелс создает из биопсии кожи «волосковые клетки» внутреннего уха, чтобы определить генетические причины потери слуха.
• Болезни сетчатки: Дэвид Гамм использует iPS-модели для изучения сотен мутаций, вызывающих дегенеративные заболевания сетчатки, в том числе болезни Беста.
• Синдром Ретта: Цян Чан выращивает нейроны из iPS-клеток пациентов с мутацией в белке MECP2. Эти клетки демонстрируют характерную для синдрома патологию — дефекты дендритов.
• Синдром Дауна и синдром ломкой X-хромосомы: Анита Бхаттачарья изучает, как при синдроме Дауна нейроны на 50% реже «общаются» друг с другом из-за уменьшения числа синапсов. iPS-модель точно воспроизводит картину посмертных образцов мозга.

Перспективы и коллаборация

Кришану Саха работает над инженерией биоматериалов для лучшего моделирования болезней в чашках Петри и редактированием генома для изучения мутаций. Ученые подчеркивают ценность междисциплинарного сотрудничества в Waisman Center, объединяющего генетику, клеточные культуры и клинические исследования для быстрого прогресса в помощи пациентам.