Учёные выявили причины остановки развития стволовых клеток в лаборатории
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса, изучив клетки мышей, определили причины частых неудач при попытках вырастить стволовые клетки до зрелого состояния в лаборатории и предложили возможный путь преодоления этой "остановки развития".
Результаты, опубликованные 24 ноября в журнале Cell Reports, могут продвинуть использование стволовых клеток для изучения и лечения болезней сердца, развивающихся у взрослых.
Девять лет назад Синъя Яманака из Университета Киото представил метод превращения практически любой клетки тела в стволовую — так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs). Однако использование этих клеток для исследований и терапии осложняется одной особенностью: созревание клеток, выращенных из iPSCs, останавливается на эмбриональной стадии, даже если они растут в чашке более года, — отмечает руководитель исследования Чулан Квон.
Поскольку болезни сердца в основном поражают взрослых, а не эмбрионов, работа с незрелыми iPSCs была невозможна. Чтобы преодолеть эту проблему, команда проанализировала более 200 образцов клеток сердца мышей — от эмбрионов до взрослых особей, а также лабораторную сердечную ткань, созданную из iPSCs.
Учёные изучили экспрессию более 17 000 генов в клетках. Результаты выявили определённые биохимические цепные реакции (пути), которые в норме отключаются или включаются по мере созревания клеток сердца. К ним относятся пути, позволяющие клеткам быстро делиться и расщеплять жиры для получения энергии.
В клетках iPSCs многие пути, которые у взрослых клеток должны быть "выключены", были активны, и наоборот. Уровень их зрелости соответствовал поздним стадиям эмбрионального развития, что объясняет проблему созревания.
Чулан Квон полагает, что причина может крыться в искусственных условиях лабораторного культивирования, которые сильно отличаются от среды внутри живого организма.
Теперь, когда известны конкретные пути, ответственные за остановку развития, следующая цель — найти способы регулировать эти пути, чтобы вызвать истинное, устойчивое созревание и воссоздать взрослую сердечную ткань в лаборатории. Метод также планируется применить для изучения созревания тканей других органов.