Болезни легких в пробирке
Исследователи из Центра регенеративной медицины Бостонского медицинского центра и Бостонского университета (CReM) в сотрудничестве с Центром медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне (UTHealth) успешно создали базальные стволовые клетки дыхательных путей in vitro из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток путем репрограммирования клеток крови, взятых у пациентов. Учитывая, что базальные клетки дыхательных путей по сути являются стволовыми, поскольку могут регенерировать эпителий дыхательных путей при его повреждении, это исследование может ускорить изучение заболеваний дыхательной системы (COVID-19, грипп, бронхиальная астма, кистозный фиброз и другие).
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут производить любую клетку или ткань в организме человека. Они создаются путем репрограммирования клеток из образца, взятого от пациента, и, подобно эмбриональным стволовым клеткам, обладают способностью образовывать различные типы клеток внутри органов.
Авторы нового исследования разработали методы создания популяции базальных стволовых клеток дыхательных путей в лаборатории. Эти клетки поддерживают слизистую оболочку дыхательных путей.
Исследователи впервые сконструировали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки с генетической последовательностью, кодирующей флюоресцентный белок, позволяющий отслеживать и отбирать базальные клетки. Далее с помощью ряда шагов, направленных на имитацию процессов, которые происходят во время развития легких, они успешно создали клетки, очень похожие на базальные клетки дыхательных путей человека с точки зрения их внешнего вида, генов, которые они экспрессируют, и, что наиболее важно, их способности к размножению и превращению в другие типы клеток дыхательных путей. Клетки, названные i-базальными, были способны регенерировать дыхательные пути in vivo на трех животных моделях трахеи. В ксенотрансплантатах выросли клетки с теми же болезнями, что и у доноров.
В экспериментах i-базальные клетки, полученные от пациентов с различными заболеваниями легких, могли моделировать заболевания дыхательных путей, поражающие этих пациентов, включая метаплазию слизи, характерную для бронхиальной астмы, дисфункцию хлоридных каналов, вызывающую кистозный фиброз, и дефекты сокращении ресничек, приводящие к первичной цилиарной дискинезии. С практической точки зрения, i-базальные клетки хорошо культивируются в специальных условиях в лаборатории, что позволяет производить их в больших количествах. Базальные клетки конкретного пациента можно выращивать и замораживать для будущей работы, а также делиться с широким исследовательским сообществом.
Статья F.J.Hawkins et al. Derivation of Airway Basal Stem Cells from Human Pluripotent Stem Cells опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Boston Medical: Researchers Create Human Airway Stem Cells from Patients’ Cells, Advancing Regenerative Research for Lung Diseases.