Ученые трансформировали клетки рубцовой ткани в кардиомиоциты прямо в сердце мышей с помощью прямого перепрограммирования

Прямое перепрограммирование способно произвести революцию в регенеративной медицине, так как позволяет превращать один тип взрослых клеток в другой без предварительного возвращения к стадии плюрипотентности. Используя генную инженерию, ученые превратили клетки рубцовой ткани сердца в сокращающиеся клетки сердечной мышцы. (Фото: Gladstone Institutes)

Ученые из Института Гладстона (Gladstone Institutes) сообщили о совершенном ими прорыве в регенеративной медицине, который позволит врачам восстанавливать поврежденное инфарктом сердце: они трансформировали клетки, образующие рубцовую ткань, в сокращающиеся клетки сердечной мышцы.

Ранее эта же группа ученых уже трансформировала клетки рубцовой ткани в клетки, близкие к клеткам сердечной мышцы в чашке Петри. Но постдокторант Ли Цянь (Li Qian), PhD, совместно с коллегами из лаборатории Дипака Шриваставы (Deepak Srivastava), MD, осуществил такое преобразование в организме живых животных – и с еще большим успехом. Результаты, которые могут иметь большие последствия для здоровья человека, описаны в последнем номере журнала Nature.

Сердечно-сосудистые заболевания является основной причиной смертности в мире. Ежегодно только в Соединенных Штатах около 1 млн. американцев, переживших инфаркт миокарда, остаются с сердцем, больше неспособным работать на полную мощность.

Дипак Шривастава (Deepak Srivastava), MD. (Фото: ucsf.edu)

«Повреждение, наносимое сердцу инфарктом миокарда, как правило, носит необратимый характер, так как клетки сердечной мышцы – лишенные во время инфаркта кислорода – умирают, и образуется рубцовая ткань», - объясняет доктор Шривастава, руководящий в Институте Гладстона исследованиями в области сердечно-сосудистых заболеваний и стволовых клеток. «Но наши эксперименты на мышах – это доказательство того, что небьющиеся клетки можно напрямую перепрограммировать в полнофункциональные сокращающиеся клетки сердца. Это новаторский и менее инвазивный способ восстановления функции сердца после инфаркта».

В лабораторных экспериментах на мышах, перенесших инфаркт, доктора Цянь и Шривастава доставили три гена, обычно контролирующие эмбриональное развитие сердца – вместе известные как GMT, – непосредственно в поврежденную область. В течение месяца несокращающиеся клетки, обычно образующие рубцовую ткань, превратились в бьющиеся клетки сердечной мышцы. В течение трех месяцев сердца стали биться еще сильнее и перекачивали больше крови.

Для восстановления сердечной мышцы после инфаркта миокарда ученые из Института Гладстона использовали метод прямого перепрограммирования. В поврежденную гипоксией область сердца они ввели три гена – Gata4, Mef2c и Tbx5. В течение месяца несокращающиеся клетки, образующие рубцовую ткань, превратились в бьющиеся клетки сердечной мышцы. (Рис. ucsf.edu)

«Эти результаты могут оказать существенное влияние на лечение пациентов с сердечной недостаточностью, поврежденное сердце которых затрудняет их нормальную жизнедеятельность», - говорит доктор Цянь, являющийся также постдокторантом Калифорнийского института регенеративной медицины (California Institute for Regenerative Medicine). «Это исследование может дать столь необходимую альтернативу пересадкам сердца, количество доноров для которых крайне ограничено. А так как мы перепрограммируем клетки прямо в сердце, устраняется необходимость хирургической имплантации клеток, полученных в чашке Петри».

«Наша следующая цель, до проведения клинических испытаний, – повторить эти эксперименты и проверить их безопасность на более крупных млекопитающих, таких как свиньи», - добавляет доктор Шривастава, профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco, UCSF). «Мы надеемся, что наше исследование станет основой для начала восстановления сердца сразу после инфаркта – возможно, даже тогда, когда пациент поступает в отделение неотложной помощи».

Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), MD, PhD. (Фото: ucsf.edu)

Это исследование основано на новаторской работе по перепрограммированию клеток другого ученого из Института Гладстона и UCSF – профессора анатомии Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), MD, PhD. Разработанный им в 2007 году метод трансформирования взрослых клеток кожи человека в клетки, которые ведут себя как эмбриональные стволовые, радикально продвинул вперед клеточную биологию и исследования в области стволовых клеток. Но ученые из Института Гладстона пошли дальше: они не только провели эксперименты непосредственно на живом сердце, но и использовали методику прямого перепрограммирования. Прямое перепрограммирование способно произвести революцию в регенеративной медицине, так как позволяет превращать один тип взрослых клеток в другой без предварительного возвращения к стадии плюрипотентности.

В будущем ученые из Института Гладстона надеются использовать прямое перепрограммирование для лечения не только сердечной недостаточности, но и травм спинного мозга и таких разрушительных заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

По материалам

Gladstone Scientists Regenerate Damaged Hearts By Transforming Scar Tissue into Beating Heart Muscle

Оригинальная статья:

Li Qian, Yu Huang, C. Ian Spencer, Amy Foley, Vasanth Vedantham, Lei Liu, Simon J. Conway, Ji-dong Fu, Deepak Srivastava. In vivo reprogramming of murine cardiac fibroblasts into induced cardiomyocytes

© «Ученые трансформировали клетки рубцовой ткани в кардиомиоциты прямо в сердце мышей с помощью прямого перепрограммирования». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.

Еще о стволовых клетках

Трансдифференцировка клеток: из одного типа в другой – по требованию

Функциональные нейроны получены из гепатоцитов методом трансдифференцировки

Диабет можно лечить нейрональными стволовыми клетками

Миграцию нейрональных стволовых клеток можно отследить с помощью МРТ

Стареющие стволовые клетки могут объяснить повышенный риск лейкемии и инфекций у пожилых

В Орегонском национальном центре изучения приматов родились первые химерные макаки-резусы

Получены нейроны из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с болезнью Альцгеймера

Стэнфордские ученые получили нейральные клетки-предшественники из клеток кожи, минуя стадию плюрипотентности

Физические упражнения активируют стволовые клетки в мышцах

Разработана уникальная гибридная молекула для лечения остеопороза стволовыми клетками