Прорыв в создании стволовых клеток для трансплантационной терапии
Ученые разработали новый метод создания стволовых клеток для печени и поджелудочной железы человека, который может позволить выращивать оба типа клеток в достаточном для клинического применения количестве.
Используя эту технику, исследователи впервые смогли вырастить чистую, самообновляющуюся популяцию стволовых клеток, специфичных для передней кишки человека — верхнего отдела пищеварительной системы. Эти так называемые стволовые клетки передней кишки (human foregut stem cells, hFSCs) в дальнейшем можно развить для получения клеток печени или поджелудочной железы.
Метод значительно улучшает существующие техники культивирования этого типа стволовых клеток и открывает возможность, что при дальнейшей работе их можно будет выращивать в больших количествах в биореакторах. Это позволит использовать их для регенеративной медицины: восстановления поврежденных органов или тканей и лечения таких состояний, как диабет I типа или болезни печени.
«Мы разработали систему культивирования клеток, которая позволяет нам специфически выделять стволовые клетки передней кишки в лаборатории», — объяснил ведущий автор исследования доктор Николас Ханнан. — «Эти клетки имеют огромное значение для регенеративной медицины, поскольку они являются предшественниками щитовидной железы, верхних дыхательных путей, легких, печени, поджелудочной железы, желудка и желчевыводящей системы. Теперь у нас есть система, в которой мы можем создавать все эти типы клеток из одной исходной популяции».
Как сообщается в журнале Stem Cell Reports, метод также означает, что исследователи смогут глубже анализировать эмбриональное развитие клеток передней кишки.
Решение проблемы контаминации
Обычно рост специализированных клеток начинается с человеческих плюрипотентных стволовых клеток (human pluripotent stem cells, hPSCs). Их дифференцируют в энтодерму — первичный тканевый слой, связанный с пищеварительной и дыхательной системами. Однако существующий подход далек от совершенства: сложно получить чистую популяцию требуемых клеток-предшественников, в культуре обычно присутствуют «контаминирующие» клетки неправильного типа. Это осложняет как дальнейшую дифференцировку в лаборатории, так и применение клеток в трансплантационной терапии.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда детально изучила условия, в которых стволовые клетки дифференцируются именно в клетки передней кишки. Манипулируя сигнальными путями клеток и варьируя среду их развития и субстрат для роста, им удалось выделить точные условия для дифференцировки клеток, связанных с передней кишкой.
При культивировании сильно загрязненных популяций стволовых клеток в этих условиях контаминирующие, не-энтодермальные клетки в конце концов переставали пролиферировать и постепенно исчезали. В результате была получена гораздо более чистая, самообновляющаяся популяция hFSCs. Эти клетки являются истинными стволовыми, так как способны к самообновлению и могут дифференцироваться в любую часть передней кишки.
Безопасность и перспективы
Команда также показала, что эти стволовые клетки не образуют опухолей, а значит, их можно безопасно вводить для терапевтических целей без побочных эффектов.
Хотя процедура не улучшает напрямую способность ученых производить именно клетки поджелудочной железы или печени, она предоставляет для этого гораздо более чистую исходную популяцию.
«То, что у нас есть сейчас, — это лучшая отправная точка, устойчивая платформа для производства клеток печени и поджелудочной железы, — сказал старший автор исследования доктор Людовик Валье. — Это улучшит качество производимых нами клеток и позволит производить то большое количество незагрязненных клеток, которое необходимо для клинического применения терапии стволовыми клетками».
Сейчас команда развивает исследование, изучая фундаментальные механизмы, контролирующие дифференцировку hFSCs именно в клетки печени или поджелудочной железы, чтобы еще больше улучшить производство этих типов клеток для регенеративной медицины.