Стволовые клетки человека представляют большой интерес в области регенеративной медицины и медицинских исследований, поскольку они воспроизводятся бесконечно и могут дифференцироваться в любой другой тип клеток, обнаруженных в организме. В то время как стволовые клетки в природе встречаются в очень немногих местах взрослого организма, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) могут быть получены непосредственно из взрослых клеток, что дает пациенту возможность в один прекрасный день получить безграничный источник персонализированных клеток для их замены. потерян из-за повреждений или болезней.
Предыдущая работа Института Висса при Гарвардском университете установила протокол для производства подоцитов почек человека (типа клеток, которые помогают фильтровать кровь в почках) из iPS-клеток с эффективностью более 90% и использовала эти подоциты в чипе клубочков, который может воссоздать in vitro специализированную тканевую структуру и молекулярную фильтрацию клубочков почек человека.
Теперь, используя этот протокол, исследователи Wyss показали, что дифференцированные клетки демонстрируют профили транскриптомной и белковой экспрессии, которые соответствуют профилям зрелых подоцитов – подвиг, которого до сих пор не удавалось достичь никаким другим методом. Это подтверждение наличия зрелых подоцитов дает исследователям почек в научном сообществе инструмент для исследования развития, функции и заболеваний почек человека; эти клетки также потенциально могут быть доставлены в качестве клеточной терапии заболеваний почек в будущем. Об исследовании сообщается в Nature Protocols.
Прежде чем выбрать окончательный тип клеток, iPS-клетки дифференцируются в "прародитель" клетки, которые сами могут стать несколькими типами клеток. Те, кому суждено стать подоцитами, сначала дифференцируются в клетки-предшественники нефрона. В то время как эти клетки могут использоваться в качестве прокси для человеческих клеток в исследованиях, зрелые клетки гораздо более полезны для исследователей и клиницистов, поскольку они более точно имитируют клетки, обнаруженные во взрослых органах. Чтобы произвести зрелые подоциты, Самира Муса, Ph.D., бывший научный сотрудник лаборатории директора-основателя Дональда Ингбера, штат Массачусетс.D., Ph.D, который в настоящее время является доцентом кафедры биомедицинской инженерии в Университете Дьюка, сначала создал клетки-предшественники нефронов из iPS-клеток, а затем подверг их воздействию новой среды для культивирования клеток, содержащей коктейль из пяти молекул, которые, как ранее было показано, играют ключевую роль. в развитии и функционировании почек in vivo. Этот протокол дифференцировки in vitro привел к клеткам, которые росли долго "ступня" процессы и экспрессировали гены, которые являются отличительными чертами зрелых подоцитов.
"Способность нашего метода производить зрелые подоциты человека из iPS-клеток с высоким выходом и без необходимости отбора субпопуляций или генетических манипуляций предлагает исследователям и клиницистам надежный возобновляемый источник почечных клеток для научных и медицинских исследований," сказал Муса, который также является научным сотрудником декана Гарвардской медицинской школы.
Этот протокол генерации зрелых подоцитов имеет много ценных применений, включая исследование этапов дифференциации подоцитов от их клеток-предшественников (процесс, который остается в значительной степени неизвестным), изучение источника и прогрессирования различных заболеваний почек, включая подоцитопатии и гломерулосклероз. и создание систем in vitro для тестирования и открытия лекарств для почек, таких как Glomerulus Chip. Исследователи также предполагают, что зрелые подоциты, полученные из iPS-клеток человека, однажды могут быть использованы в качестве инъекционной формы клеточной терапии заболеваний, которые характеризуются потерей или дисфункцией подоцитов.
"Этот метод создания зрелых подоцитов почек человека должен иметь большое значение для основных исследователей и исследователей в области регенеративной медицины, которые заинтересованы в изучении различных типов заболеваний почек или в попытках разработать методы лечения на основе клеток," сказал Ингбер, который также является профессором биологии сосудов Гарвардской медицинской школы и программы сосудистой биологии в Бостонской детской больнице, а также профессором биоинженерии в Гарварде Джоном Фолкманом. Школа инженерии и прикладных наук Полсона.