Стволовые клетки: обзор свежих новостей
Алексей Левин, «Голос Америки»
Новое прибежище
Американские ученые обнаружили ранее неизвестный резервуар специализированных стволовых клеток, обладающих способностью превращаться в клетки сердечной мышцы.
Природа наделила сердечные ткани весьма сложной структурой. Сердце заключено в замкнутый защитный мешок – перикард. Львиная часть веса сердца приходится на миокард, ткани сердечной мышцы. Уникальная способность миокарда бесперебойно работать на протяжении всей человеческой жизни обеспечена особыми свойствами его клеток, кардиомиоцитов. Изнутри сердечные полости выстланы гладкой оболочкой, эндокардом. Снаружи миокард окружен слоем эпителия, отделяющим его от перикарда – это эпикард.
Ученые уже давно чрезвычайно интересуются стволовыми клетками, обеспечивающими обновление сердечных тканей. Есть все основания надеяться, что эти клетки удастся использовать для ремонта сердца при инфаркте миокарда и многих других заболеваниях. Сейчас известно, что они отнюдь не составляют единое семейство.
Два года назад кардиологи из Детской больницы Бостона выделили популяцию стволовых клеток сердца, несущих на своих внешних мембранах белок, который синтезируется при запуске гена Nkx2-5. Оказалось, что они дают начало кардиомиоцитам и еще некоторым клеткам, которые входят в состав тканей, образующих полости левой половины сердца. Тогда же их коллеги из Больницы штата Массачусетс доказали, что те же самые ткани правой части сердца рождаются из стволовых клеток, маркированных белком Isl1. Обе группы этих стволовых клеток расположены во внутренних зонах сердца.
Теперь сотрудники Гарвардского университета и той же больницы Бостона в опытах на мышах обнаружили, что предшественники кардиомиоцитов скрываются и в эпикарде. Эти стволовые клетки тоже обладают специфическим мембранным маркером, за производство которого отвечает ген Wt1. Результаты Уильяма Пу и его коллег уже подтвердили исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Оказывается, их много
Ткани каждого органа взрослого организма могут содержать не одну, а несколько разновидностей специализированных стволовых клеток, участвующих в процессах его саморемонта. Так считают лауреат Нобелевской премии прошлого года по физиологии или медицине Марио Капекки и его коллега по университету Юты Эудженио Санджорджи. Выполненные ими эксперименты свидетельствуют, что для формирования внутренней выстилки тонкого кишечника мышей скорее всего требуются как минимум два сорта стволовых клеток.
Этот результат противоречит распространенному мнению, согласно которому в тканях любого отдельно взятого органа может присутствовать только однородная популяция одинаковых и специфичных именно для него стволовых клеток. Например, согласно этой концепции все стволовые клетки функциональной ткани печени принадлежат лишь одному определенному типу, а стволовые клетки сердечной мышцы – другому (но опять-таки лишь одному).
Профессор Капекки подчеркнул, что если утверждение о множественности стволовых клеток внутри одного органа превратится из гипотезы в надежно установленный факт, его придется самым серьезным образом учитывать при планировании экспериментов по использованию стволовых клеток в медицинских целях.
На подходе искусственные нейроны
Исследователям из Калифорнии впервые удалось заставить эмбриональные стволовые клетки с полной гарантией давать начало предшественникам полноценных нейронов. Подобные превращения уже давно пытаются осуществить во многих лабораториях. Такие эксперименты не только обладают чисто научной ценностью, но и могут сильно двинуть вперед практическую медицину.
Создание надежных методов превращения эмбриональных или иных стволовых клеток в нейроны головного и спинного мозга стало бы началом подлинной революции в борьбе с инсультами, нейродегенеративными заболеваниями и травматическими повреждениями центральной нервной системы.
Опыт последних лет говорит, что это очень сложная задача. Первая проблема состоит в том, что эмбриональные стволовые клетки могут давать начало не только нейронам, но также клеткам нейроглии, вспомогательной ткани мозга. Эту линию превращений следует заранее отсечь, что отнюдь не просто. Необходимо также обеспечить выживаемость новорожденных нейронов, которые нередко быстро погибают. Кроме этого, надо не допустить злокачественного перерождения потомков стволовых клеток, которое случается отнюдь не редко.
Сотрудники Барнемовского института медицинских исследований и Исследовательского института им. Скриппса полагают, что им удалось нащупать путь к разрешению этих проблем с помощью генетического перепрограммирования исходных клеток. Таким способом Стюарт Липтон и его коллеги заставили эмбриональные стволовые клетки мышей в изобилии производить белок, запускающий именно те гены, которые им необходимы для превращения в предшественники нейронов.
Стоит отметить, что этот протеин MEF2C был недавно открыт и изучен в лаборатории все того же проф. Липтона. С его помощью ученые создали колонию предшественников нейронов, которые они затем трансплантировали в мозг подопытных животных, где те дали начало нормальным нейронам. Тот же эксперимент продемонстрировал, что MEF2C заглушает гены, вызывающие преждевременную гибель трансплантов.
Исследователи из команды Липтона также показали, что эту методику можно использовать в терапевтических целях. Они подсадили новосозданные предшественники нейронов в мозг мышей, пораженных искусственно вызванным инсультом. Хотя эта процедура и не привела к полному излечению животных, их состояние значительно улучшилось.
Молекула-стимулятор
Ученые из Далласа получили синтетические молекулы, которые запускают процесс образования зрелой нервной ткани из предшествующих ей стволовых клеток. Это открытие было сделано благодаря счастливой случайности.
Молекулярный биолог Дженни Хси и ее коллеги по медицинскому центру Техасского университета изучали возможности использования эмбриональных стволовых клеток для борьбы с острыми нарушениями сердечного кровообращения. В рамках этой программы они занимались поиском веществ, которые могли бы заставить такие клетки превращаться в кардиомиоциты, клетки сердечной мышцы. Для этого они проверили 147 тысяч различных соединений, надеясь найти среди них подходящие биостимуляторы. Техасским ученым удалось сделать несколько перспективных находок, о чем они сообщили в апреле.
Однако эти поиски дали совершенно непредвиденный результат. Эксперименторы выявили пятерку соединений, которые ничем не помогали формирования кардиомиоцитов, но зато заставляли стволовые клетки давать начало аналогам нейронов. Изучив их структуры, они синтезировали новое вещество, изоксазол-9, которое запускает эти трансформации с куда большей эффективностью. С его помощью им уже удалось так изменить размноженные в культуре предшественники клеток гиппокампа, что те стали во многих отношениях вести себя подобно зрелым нейронам этого отдела головного мозга.
Техасские исследователи утверждают, что изоксазол-9 входит в число самых мощных стимуляторов роста нервных клеток, известных науке. Они планируют продолжить изучение его потенциала и, в частности, проверить, может он превращать стволовые клетки-предшественники в полноценные нейроны. В случае успеха появится надежда на то, что с помощью изоксазола-9 удастся выращивать нервные клетки для их последующей пересадки пациентам, страдающим нейродегенеративными заболеваниями.
Новый путь к получению стволовых клеток
Ученые из США и Швейцарии выполнили эксперименты, которые указывают на возможность создания нового способа переделки обычных соматических клеток в стволовые. Наш организм в значительной степени состоит из эпителиальной ткани. Она служит основным компонентом многих желез, покрывает внешнюю поверхность тела и выстилает его полые органы, за исключением кровеносных и лимфатических сосудов. Эпителиальные клетки способны трансформироваться в клетки другого типа, которые называют мезенхимальными.
Примечание редакции: мезенхимальные (мезенхимные, стромальные) стволовые клетки способны дифференцироваться в несколько типов клеток различных органов и тканей, в первую очередь – происходящих из мезенхимы, зародышевой соединительной ткани. Из мезенхимы образуются собственно соединительная ткань, эндотелий кровеносных сосудов, клетки крови, мышцы, скелет, пигментные клетки и нижний слой соединительнотканной части кожи. Мезенхимальные стволовые клетки содержатся главным образом в костном мозге, а также в жировой и костной тканях и в пуповинной крови – ВМ.
Такие превращения являются естественной частью внутриутробного развития, однако могут иметь место и во взрослом организме. Они происходят при заживлении ран, но также и при многих патологических процессах, включая фиброз и рост злокачественных опухолей. Не удивительно, что эти трансформации активно изучают представители многих биомедицинских специальностей.
Один из таких экспериментов был недавно проведен в Институте биомедицинских исследований им. Уайтхеда. Его сотрудники с коллегами из других научных центров обнаружили, что клетки мезенхимы эпителиального происхождения обладают многими свойствами стволовых клеток, существующих во взрослых организмах. Это открытие не следовало ни из каких теоретических моделей и потому оказалось совершенно неожиданным.
Его авторы не исключают, что их открытие может привести к созданию принципиально новых технологий искусственного получения стволовых клеток различных типов. Для того, чтобы клетка претерпела эпителиально-мезенхимальный переход, некоторые из ее генов должны замолкнуть, а другие, напротив, начать работать в усиленном режиме. Ученые располагают целым рядом методов, которые позволяют менять активность генов в клеточных культурах. Это открывает возможность целенаправленного превращения эпителиальных клеток в клетки мезенхимы.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
02.07.2008