Созданы искусственные стволовые клетки сердечной мышцы

Искусственные микрочастицы (слева) с мембраной-оболочкой и белковым маркерами стволовых клеток сердечной мышцы. Иллюстрация Physorg

В 1921 году наш соотечественник, военный врач Александр Максимов волею судеб оказался в Чикаго, где у него была небольшая лаборатория на знаменитых Чикагских бойнях. Экспериментального материала было более чем достаточно. Максимов использовал телячью сыворотку для стимуляции роста культур клеток крови и костного мозга, их производящего. Максимов выдвинул революционную идею существования особых клеток, которые он сравнивал с клетками периферии растительного ствола, дающих боковые побеги. Так в науку был введен поначалу жаргонный термин «стволовые», который после десятилетий забвения стал официальным.

Японский биолог Яманака из Университета Киото опубликовал статью, в которой описал комбинацию из четырех основополагающих белков, запускающих считывание (транскрипцию) генов омоложения фибробластов кожи взрослого организма. Эти транскрипционные факторы позволили стимулировать обратное развитие взрослых клеток, приближая их состояние к таковому у эмбриональных стволовых, дающих около 200 клеточных типов нашего организма. Японцу довольно быстро дали Нобелевскую, так как судьи в Стокгольме полагали, что индуцированные стволовые клетки позволят решить чуть ли не все проблемы биомедицины.

С тех пор ученые прошли большой путь, вычленив много конкретных маркеров тех или иных стволовых клеток различных органов и тканей. Но их ждал не совсем приятный сюрприз, заключающийся в том, что индуцированные стволовые дают слишком незначительный «выход». Это не позволяет вынести их использование в клинику.

Второе, что немаловажно, эти клетки не эмбриональные стволовые по своим возможностям и в какой-то степени сохраняют черты «взрослости», ограничивающей их терапевтический потенциал. Не следует также забывать, что искусственное выведение клеток кожи из покоящегося в активное состояние сопровождается бурным делением и перенастройкой геномных программ развития и специализации. А это чревато если не полновесным озлокачествлением, то состоянием, имитирующим его, что крайне нежелательно.

Поэтому исследователи Университета Северной Каролины в г. Чепл-Хилл в сотрудничестве с коллегами из университета китайского г. Чжэнчжоу создали синтетические стволовые клетки сердечной мышцы. Последние обладают рядом преимуществ, и их использование при лечении сердечно-сосудистых заболеваний не сопряжено с вышеуказанными рисками. Отчет об этой работе публикует журнал Nature Communications.

Известно, что направление развития стволовых клеток регулируется белковыми факторами, определяющими ту или иную клеточную судьбу. Часть факторов относят к так называемым паракриновым, которые отличаются от эндокринных локальным применением после того или иного повреждения ткани или органа. В двух университетах прежде всего создали имитирующие живые клетки микрочастицы из полимера молочной и гликолевой кислот (PLGA), одетые снаружи мембранами стволовых клеток сердца с соответствующими маркерами. При испытаниях на животных частицы и настоящие стволовые клетки стимулировали рост клеток сердечной мышцы.

Затем ученые испытали микрочастицы на мышиной модели инфаркта миокарда. Выяснилось, что частицы связываются с поверхностью сердечных клеток и «промотируют» их рост. Эффект применения частиц был сравним с тем, что наблюдается после введения реальных стволовых клеток, но без риска образования опухолей. Дело в том, что искусственные стволовые клетки не могут делиться.

Авторы сравнивают биологическое действие созданных ими частиц с дезактивирующими патогены вакцинами. Использование мембран реальных клеток сердца позволяет микрочастицам миновать иммунный барьер, связаться с поверхностью мышцы, после чего впрыснуть ростовые протеины и тем самым генерировать восстановление тканевой функции и работоспособности. Еще одним преимуществом является то, что частицы намного долговечнее, нежели живые стволовые клетки.

Налаженный процесс производства частиц позволяет использовать мембраны любого клеточного типа, тем самым не ограничивая спектр их применения. Ученые полагают, что они стоят при начале эры истинно конвейерного производства «стволового» продукта, позволяющего людям получать качественные и дешевые клеточные терапии.