Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Стволовые клетки кишечника? Сколько угодно!

Разработанный в MIT метод позволяет выращивать
неограниченное количество стволовых клеток кишечника

LifeSciencesToday по материалам MIT: Researchers unlock a new means of growing intestinal stem cells

Ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и Женской больницы Бригема (Brigham and Women’s Hospital, BWH) научились выращивать неограниченные количества стволовых клеток кишечника, а затем направлять их развитие в различные зрелые типы, получая почти чистые популяции специализированных клеток. Выращенные новым методом клетки помогут фармацевтическим компаниям в разработке и тестировании новых лекарств для лечения таких заболеваний, как язвенный колит.


Стволовые клетки кишечника, выращенные в новых условиях,
экспрессирующие зеленый флуоресцентный белок. (Фото: MIT)

В тонком кишечнике, как и в большинстве других тканей организма, есть небольшой запас незрелых взрослых стволовых клеток, которые могут дифференцироваться в клетки более зрелых специализированных типов. Однако получение большого количества стволовых клеток кишечника – сложная задача, так как они остаются незрелыми только при контакте с так называемыми клетками Панета.

В статье, опубликованной в интернет-издании журнала Nature Methods (Yin et al., Niche-independent high-purity cultures of Lgr5 intestinal stem cells and their progeny), ученые сообщают о том, что им удалось заменить эффект присутствия клеток Панета действием двух низкомолекулярных соединений, поддерживающих недифференцированное состояние стволовых клеток и стимулирующих их пролиферацию. Выращенные в среде с содержанием этих молекул стволовые клетки могут оставаться незрелыми неопределенно долго, а добавляя другие молекулы, в том числе, ингибиторы и активаторы, ученые могут контролировать, какими типами клеток они, в конечном итоге, станут.

«Это открывает путь к достижению многих целей, начиная с будущего выращивания нового кишечника для пациентов с кишечными заболеваниями и заканчивая скринингом на безопасность и эффективность лекарственных препаратов. Это действительно сделано впервые», – говорит Роберт Лангер (Robert Langer), сотрудник Института интегративных исследований рака Коха (The David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research) MIT, один из старших авторов статьи.

Внутренний слой кишечника выполняет несколько важных функций. Одни его клетки специализируются на поглощении питательных веществ из переваренной пищи; другие образуют секретирующий слизь барьер, предотвращающий проникновение в кровь вирусов и бактерий; третьи предупреждают иммунную систему о присутствии патогенов.

Этот слой, известный как эпителий кишечника, покрыт множеством крипт. В основании каждой крипты находится небольшой пул эпителиальных стволовых клеток, которые постоянно образуют специализированные клетки кишечного эпителия, живущие около пяти дней. Эти стволовые клетки могут стать любым типом клеток кишечного эпителия, но не обладают плюрипотентностью эмбриональных стволовых клеток, способных дифференцироваться в любую клетку организма.

Если ученые научатся получать большие количества стволовых клеток кишечного эпителия, их можно будет использовать для лечения желудочно-кишечных заболеваний, повреждающих эпителий. Недавние исследования на животных показали, что доставленные в кишечник стволовые клетки могут закрепляться в язвах и помогать восстановлению ткани – потенциальный способ лечения язвенного колита.

Использование стволовых клеток кишечника для получения больших популяций специализированных клеток принесло бы большую пользу и в разработке и тестировании лекарств, считают исследователи. Имея большие количества бокаловидных клеток, контролирующих иммунный ответ на белки пищи, ученые могли бы изучить пищевые аллергии; энтероэндокринные клетки, секретирующие гормоны голода, могли бы помочь в тестировании новых методов лечения ожирения.


Бокаловидные клетки (красные), дифференцированные из чистых стволовых клеток. (Фото: MIT)

«Если бы у нас были способы проведения высокопроизводительного скрининга большого количества этих очень специфических клеточных типов, мы могли бы определить новые мишени и разработать совершенно новые препараты для лечения широкого круга болезней – от воспалительных заболеваний кишечника до диабета», – говорит адъюнкт-профессор медицины Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) и BWH Джеффри Карп (Jeffrey Karp), старший автор статьи.

В 2007 году Ганс Клеверс (Hans Clevers), профессор Института Хубрехта (Hubrecht Institute), Нидерланды, выявил маркер стволовых клеток кишечного эпителия – белок, Lgr5. Кроме того, доктор Клеверс, один из авторов статьи в Nature Methods, идентифицировал факторы роста, позволяющие этим стволовым клеткам размножаться и спонтанно дифференцироваться в зрелые клетки in vitro, образуя небольшие структуры, называемые органоидами, имитирующие естественную архитектуру выстилки кишечника.

В новом исследовании целью ученых было научиться получать максимально чистые популяции стволовых клеток кишечника, другими словами, выяснить, как поддерживать пролиферацию стволовых клеток, одновременно предотвращая их дифференциацию. Это нелегкая задача, потому что стволовые клетки кишечника начинают дифференцироваться, как только теряют контакт с клетками Панета.

Клетки Панета контролируют два сигнальных пути, известные как Notch и Wnt, координирующие пролиферацию клеток, особенно в период эмбрионального развития. Исследователи идентифицировали два низкомолекулярных соединения – вальпроевую кислоту (valproic acid) и CHIR-99021, – которые вместе индуцируют пролиферацию стволовых клеток и не допускают их дифференцировки.

Вырастив мышиные кишечные стволовые клетки в среде, содержащей эти две малые молекулы, исследователи получили большие кластеры, на 70-90 процентов состоящие из стволовых клеток. Получив почти чистые популяции стволовых клеток, они показали, что их можно «заставить» развиться в определенные типы клеток кишечника добавлением других факторов, влияющих на пути Wnt и Notch.

«Чтобы индуцировать дифференциацию стволовых клеток в специфические популяции зрелых клеток, мы использовали различные комбинации ингибиторов и активаторов», – объясняет ведущий автор статьи Сяолэй Инь (Xiaolei Yin), постдокторант Института Коха и BWH.


Клетки Панета (красные), дифференцированные из чистых стволовых клеток. (Фото: MIT)

Как установили исследователи, этот подход работает и на клетках желудка и толстой кишки мышей. Кроме того, малые молекулы стимулируют пролиферацию и человеческих стволовых клеток кишечника. В настоящее время ученые работают над созданием тканей кишечника для трансплантации пациентам и разработкой новых методов быстрой проверки влияния препаратов на его клетки.

Еще одна область использования этих клеток – изучение биологии, лежащей в основе уникальной способности стволовых клеток к самообновлению и дифференцировке в другие типы клеток, говорит Рамеш Шивдасани (Ramesh Shivdasani), адъюнкт-профессор медицины Гарвардской медицинской школы и Онкологического института Дана-Фарбера (Dana-Farber Cancer Institute).

«Мы очень многого не знаем о стволовых клетках», – продолжает Шивдасани, не принимавший участия в этом исследовании. «Не имея в своем распоряжении больших количеств этих клеток, очень трудно проводить какие-либо эксперименты. Они открывают путь к систематическому, точному, надежному способу изучения биологии стволовых клеток кишечника».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
11.12.2013

Читать статьи по темам:

взрослые стволовые клетки репрограммирование клеток Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Антитела превращают кроветворные клетки в нервные стволовые

Благодаря счастливой случайности ученые создали антитела, взаимодействие которых с рецептором поверхности гемопоэтических стволовых клеток костного мозга превращает их клетки-предшественники нейронов.

читать

Бета-клетки для лечения диабета достали из носа

Любой из двух типов диабета можно победить, в буквальном смысле покопавшись в носу.

читать

Мышечные клетки научились «впадать в детство»

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли добились возвращения взрослых мышечных клеток на более ранний этап дифференциации. Такие прогениторные клетки-предшественники (миобласты) можно использовать для восстановления поврежденных мышц.

читать

Как вырастить новую ногу? Спросите у аксолотля!

Что там хвост, как у некоторых ящериц: аксолотль успешно отращивает новую полностью функциональную лапку, взамен отсечённой. Повреждённые лёгкие или спинной мозг также реконструируются замечательно. И шрамов не остаётся. Вот бы и нам так.

читать

Еще одни плюрипотентные стволовые клетки из клеток кожи

Вместо вирусного вектора ученые использовали для введения в фибробласты «эмбриональных» генов плазмиды, с помощью которых им удалось успешно преобразовать обычные клетки кожи в плюрипотентные стволовые клетки.

читать