Ученые Института Солка открыли святой Грааль бесконечной молодости – по крайней мере, когда речь идет об одном типе клеток-предшественников почек человека. Предыдущие попытки поддерживать культуры так называемых клеток-предшественников нефронов часто терпели неудачу, поскольку клетки умирали или постепенно теряли свой потенциал развития, вместо того, чтобы оставаться в более пригодном для медицины состоянии-предшественнике.
Но, используя трехмерную культуру и новую смесь поддерживающих молекул, исследователи Солка успешно приостановили клетки на ранней стадии их развития. Такие клетки почек на ранней стадии можно использовать для выращивания замещающей почечной ткани с целью изучения органа, а также лечения заболеваний.
"Мы обеспечиваем доказательство принципа создания и поддержания неограниченного количества клеток-предшественников почек," говорит Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, профессор лаборатории экспрессии генов Солка. "Наличие этих клеток может стать отправной точкой для выращивания функциональных органов в лаборатории, а также способом начать применять клеточную терапию к почкам с неисправными генами." Работа опубликована в Cell Stem Cell 25 августа 2016 г.
Клетки-предшественники нефронов (NPC), по крайней мере, у людей, обычно существуют только на короткой стадии эмбрионального развития. Клетки продолжают формировать нефроны, функциональные единицы почек, отвечающие за фильтрацию крови и выделение мочи. Но у взрослых нет оставшихся NPC, которые могли бы вырастить новую ткань почек после повреждения или болезни. Ученые считают, что создание NPC в лаборатории предложит новый способ изучения развития почек и, в конечном итоге, лечения заболеваний почек.
Ранее другие группы ученых использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) для создания NPC-подобных клеток. "Эти подходы занимают много времени, сложно выделить чистую популяцию, а NPC-подобные клетки все еще временны," говорит Чжунвэй Ли, научный сотрудник лаборатории Изписуа Бельмонте и соавтор новой статьи. В этих случаях NPC часто созревают во взрослые клетки почек за несколько дней, не оставляя устойчивой популяции клеток-предшественников для изучения.
Сначала, работая с NPC, непосредственно изолированными от эмбрионов мыши, Изписуа Бельмонте, Ли и соавторы работали над разработкой методов, которые будут поддерживать NPC в их обычно преходящем состоянии-предшественнике. Они обнаружили, что если бы они поддерживали клетки в трехмерной культуре, а не на плоской чашке, и использовали новую смесь сигнальных молекул, они могли бы поддерживать NPC более 15 месяцев. Далее они показали, что клетки – при перемещении в новые условия – затем можно уговорить превратиться в функциональные нефроноподобные структуры как в лаборатории, так и при трансплантации животным.
Затем команда использовала как эмбриональные NPC человека, так и человеческие NPC, созданные из стволовых клеток, чтобы настроить протокол для использования человеком. Опять же, они смогли поддерживать NPC в течение длительного времени.
"Стратегия трехмерного культивирования, используемая в нашем исследовании, потенциально может быть применена к другим клонам-предшественникам для эффективного образования тканевых органоидов," говорит со-первый автор Джун Ву, научный сотрудник Salk.
Помимо регенеративной терапии для замены больных органов, ученые добавляют, что NPC можно использовать для моделирования болезней в лаборатории. Внося в клетки мутации, связанные с заболеванием, исследователи могли изучать начало и прогрессирование заболевания и получать новое представление о заболевании, а также проверять и открывать новые лекарственные препараты.
Затем исследователи хотели бы изучить, как культивировать другие типы клеток-предшественников, которые необходимы для полноценной почки, в дополнение к нефронам, образованным NPC. "Есть несколько клеток-предшественников, которые работают вместе, образуя целый орган," добавляет соавтор Тошиказу Араока, научный сотрудник Солка. "Если мы сможем культивировать и другие клетки-предшественники, мы будем ближе к созданию трансплантируемой почки."