Регенерация вместо трансплантации
Схема переключения генов поможет регенерировать клетки печени
Александр Малянов, Информнаука по материалам Medicalxpress: Scientists shed light on how liver repairs itself
Учёные из Центра регенеративной медицины Эдинбургского университета (Centre for Regenerative Medicine at the University of Edinburgh) во главе с профессором Стюартом Форбсом (Stewart Forbes) раскрыли генетический механизм дифференцировки гепатоцитов – основных клеток печени – и научились искусственно производить эти клетки из клеток-предшественниц. Результаты исследования опубликованы в последнем номере Nature Medicine (Macrophage-derived Wnt opposes Notch signaling to specify hepatic progenitor cell fate in chronic liver disease).
Основные функции печени – синтез белков, регуляция углеводного обмена, детоксификация, синтез желчи для пищеварения и т.п. – выполняют особые клетки, называемые гепатоцитами. Внутри каждой из печёночных долек, из которых состоит печень, гепатоциты собраны в тонкие пластинки, разделённые кровеносными и желчными капиллярами.
В штатном режиме работы организм регенерирует стволовые клетки-предшественницы печени, которые, в зависимости от экспрессии тех или иных генов (синтеза белков на матрицах мРНК, копируемых с генов наследственной молекулы ДНК), могут преобразоваться как в гепатоциты, так и в холангиоциты – клетки соединительной ткани, из которой формируются стенки желчных капилляров. При повреждении печени (например, при хроническом гепатите или циррозе) регенерация гепатоцитов происходит крайне слабо, и разрушенные фрагменты печени зарастают соединительной тканью. Полезные клетки печени замещаются шлаком.
Исследователи из Эдинбургского университета сначала для мыши, а затем и для человека выяснили схему переключения ключевых генов, от которых зависит, по какому пути пойдёт дифференцировка печёночной клетки-предшественницы, и разработали технологию управления механизмом генной экспрессии, позволяющую увеличить регенерацию гепатоцитов. Показано, что при действии на стволовую клетку белка Jagged1 через каскад усиления сигнала мембранного белка Hes/Hey в ДНК клетки активируется ген Notch, и через него – гены Hnf1b и Hnf6, после чего стволовая клетка обретает свойства клетки соединительной ткани желчного протока. В случае же дифференцировки стволовой клетки в гепатоцит ген Notch репрессируется убиквитин-лигазой Numb. Как выяснилось, ген этого белка активируется белком Wnt3a, который запускает каскад усиления сигнала типа Wnt. Помимо подавления активности Notch при этом активируются гены Hnf4α и Hnf1α, участвующие в приобретении клеткой характерного для гепатоцита фенотипа. Учёные выяснили, что в естественных условиях такая дифференцировка происходит при участии одного из типов клеток иммунной системы – макрофагов.
Это открытие – очередное (и крайне важное) в ряду расшифровок схем переключения генов, приводящих к той или иной дифференцировке клеток-предшественниц. Эти исследования позволяют выращивать целые органы из нескольких стволовых клеток, взятых у самого пациента (то есть не требующие доноров и не отторгающиеся иммунной системой организма), а в некоторых случаях – запустить процесс регенерации соответствующих клеток in vivo. До этого учёные научились выращивать из стволовых клеток-предшественниц клетки эпителия мочевого пузыря, гладкой мускулатуры, сердечной мышцы, нервной ткани и некоторые другие. Вопрос о выращивании гепатоцитов остро стоит на повестке дня современной медицины.
Важность открытия британских биологов становится понятной, если вспомнить о роли печени в организме, частоте повреждения этого органа и крайней сложности его пересадки. Руководитель исследования, профессор Стюарт Форбс (Stewart Forbes), отметил, что болезни печени занимают пятое место среди причин смерти в Великобритании. По его словам, проведённое исследование поможет печени.
Другой участник исследовательской группы, доктор Люк Болтер (Luke Boulter), заявил: «Это исследование поможет нам понять механизм образования клеток, необходимых для работы печени, и найти лекарство, которое поможет в восстановлении повреждённой печени».
Доктор Роб Бакл (Rob Buckle), глава Центра регенеративной медицины, так описал перспективы проведённого в его центре исследования: «Пересадка печени спасла много жизней, но спрос всегда будет опережать предложение. Поэтому в долгосрочной перспективе мы должны выйти за рамки простой замены повреждённых тканей и задействовать огромный регенеративный потенциал человеческого тела. Это исследование открывает нам возможность применить наши знания о биологии стволовых клеток для стимуляции спящих процессов в нашем организме в качестве основы медицины будущего».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
06.03.2012