Ученые восстановили сердечную мышцу мышей методом прямого перепрограммирования клеток

Ученые Института сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона (Gladstone Institute of Cardiovascular Disease - GICD) нашли новый способ создания сокращающихся клеток сердца - кардиомиоцитов - с помощью собственных клеток организма, который может помочь восстановить поврежденный орган. Более 5 миллионов американцев страдают сердечной недостаточностью, так как сердце практически не обладает способностью восстанавливаться после инфаркта. При этом ежегодно в США проводится только 2000 операций по трансплантации сердца, и миллионы больных остаются без адекватной медицинской помощи.

В исследовании, опубликованном в последнем номере журнала Cell, ученые из лаборатории директора GICD доктора медицины Дипака Шриваставы (Deepak Srivastava) напрямую перепрограммировали структурные клетки сердца – фибробласты в сокращающиеся клетки сердечной мышцы – кардиомиоциты. При этом они получили первые доказательства того, что взрослые клетки могут быть перепрограммированы из одного типа в другой без прохождения ими обратного пути, ведущего к состоянию стволовой клетки.

Исследователи под руководством доктора медицины и философии Масаки Иеда (Masaki Ieda) начали свою работу с 14 важных для формирования сердца генетических факторов и обнаружили, что вместе они могут перепрограммировать фибробласты в клетки, подобные кардиомиоцитам. Примечательно, что для эффективного преобразования фибробластов в клетки, которые могут сокращаться как кардиомиоциты, и включения большинства из активных в кардиомиоцитах генов, было достаточно сочетания всего трех факторов (Gata4, Mef2c, and Tbx5). После трансплантации таких клеток в сердце мышей через 1 день после введения этих трех факторов фибробласты превратились в клетки, подобные сокращающимся в сердце кардиомиоцитам.

«Ученые в течение 20 лет пытаются превратить не мышечные клетки в сердечную мышцу, но оказывается, что все, что нам для этого нужно, это правильное количественное сочетание всего трех генов», - комментирует свой метод доктор Иеда.

«Возможность перепрограммировать фибробласты в кардиомиоциты имеет очень большое терапевтическое значение», - объясняет доктор Шривастава, ведущий автор статьи. «Половину клеток сердца составляют фибробласты, поэтому возможность использовать такой уже находящийся в органе источник для превращения в сокращающиеся мышечные клетки открывает огромные перспективы для его регенерации. Прямое введение в сердце определенных факторов, или факторов, имитирующих их эффект, для создания новой мышечной ткани избавит от необходимости инъецировать в сердце стволовые клетки и позволит обойти все препятствия, сопровождающие клеточную терапию». Результаты исследования говорят о том, что клетки различных органов одного организма могут быть напрямую перепрограммированы в необходимые типы для восстановления возникших в организме дефектов.

Другое направление прямого перепрограммирования строится на методе, разработанном научным сотрудником GICD доктором философии и медицины Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), который установил, что, используя четыре генетических фактора, взрослые клетки можно перепрограммировать в плюрипотентные, или так называемые индуцированные стволовые клетки (induced pluripotent stem – iPS). Как и эмбриональные стволовые клетки, iPS-клетки могут превращаться в любой тип клеток человеческого организма.

Однако прямое перепрограммирование, не связанное с клетками в состоянии плюрипотентности, позволяет избежать некоторых опасностей, сопровождающих использование стволовых клеток как таковых. Прямой переход из одного типа взрослых клеток в другой снизит риск того, что некоторые стволовые клетки начнут развиваться в неправильном направлении, приводя к образованию опухоли.

Тем не менее, хотя прямое перепрограммирование и обладает рядом несомненных преимуществ перед методом Яманаки, для его уточнения нужны дополнительные исследования и непосредственное приближение к практической терапевтической стратегии.

«Прямое перепрограммирование до сих пор не применялось на человеческих клетках», - объясняет доктор Шривастава. «И мы очень надеемся найти малые молекулы, имитирующие эффекты генетических факторов, которые могли бы использоваться в качестве прямого «переключателя» судьбы клетки».

Источник: www.lifesciencestoday.ru