|
(dolivanov.ru)
Ученые Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) установили, что ключом к превращению стволовых клеток сердца в кровеносные сосуды или мышечную ткань является всего одна белковая молекула – открытие, которое может привести к разработке более эффективных методов лечения пациентов, перенесших инфаркт миокарда.
После инфаркта нативная ткань человеческого сердца не восстанавливается и замещается рубцовой. Однако процессу репарации могут помочь стволовые клетки, трансформирующиеся в клетки, составляющие здоровую ткань сердца, в том числе сердечную мышцу и кровеносные сосуды. За последнее время было несколько сообщений о перспективных результатах использования стволовых клеток сердца для предотвращения формирования рубцовой ткани после инфаркта миокарда. Но, по мнению ученых из Университета Джонса Хопкинса, открытие «главной молекулы», определяющей судьбу стволовых клеток, может привести к еще более эффективным методам лечения пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
В исследовании, опубликованном он-лайн в журнале Science Signaling, сообщается, что на направление дифференциации стволовых клеток сердца влияет уровень экспрессии белка p190RhoGAP. Этот уровень определяет, строительным материалом для какого типа ткани - кровеносных сосудов или сердечной мышцы – они станут. Изменяя уровни этого белка, ученые смогли повлиять на будущее стволовых клеток.
«В биологии найти центральный регулятор, подобный этому, все равно, что найти горшок с золотом», - объясняет руководивший этой работой профессор биомедицинской инженерии Андрей Левченко (Andre Levchenko), PhD, научный сотрудник Института клеточной инженерии Джонса Хопкинса (Johns Hopkins Institute for Cell Engineering).
«Полученные нами результаты существенно углубляют понимание биологии стволовых клеток и предлагают инновационные способы управления поведением стволовых клеток сердца до и после их пересадки пациенту. Это открытие может значительно изменить подход к лечению стволовыми клетками пациентов с сердечными заболеваниями», - считает ведущий автор журнальной статьи постдокторант Кшитиз (Kshitiz) (ученый предпочитает, чтобы его называли только по имени).
Недавно группа из Медицинского центра Седарс-Синай (Cedars-Sinai Medical Center) в Лос-Анджелесе сообщила о первом успехе в борьбе с образованием рубцовой ткани у пациентов с инфарктом миокарда: ученые размножили собственные сердечные стволовые клетки пациента в лаборатории и вернули их в его организм путем внутривенной инъекции. Использование стволовых клеток собственного сердца пациента предотвратило их отторжение, которое часто развивается при пересадке ткани, взятой у другого человека.
Профессор Левченко и его коллеги поставили своей целью выяснить, что, на молекулярном уровне, заставляет стволовые клетки дифференцироваться в полезную ткань сердца. Если бы им удалось разгадать эту загадку, разработанный врачами из Лос-Анджелеса метод можно было бы модифицировать и достичь еще более высоких результатов.
Ученые задались вопросом, влияет ли на развитие стволовых клеток сердца характер поверхности, на которой они растут. Они были удивлены, обнаружив, что выращивание клеток на поверхности, соответствующей по жесткости сердечной ткани, заставляло их расти быстрее и образовывать кровеносные сосуды. Резкий рост популяции стволовых клеток при их выращивании в стеклянной или пластиковой посуде, обычно используемой в биологических лабораториях, происходил гораздо реже. Кроме того, этот результат объяснял, почему образование в сердце рубцовой ткани, структуры с совершенно другой жесткостью, может подавлять способность естественно находящихся там стволовых клеток к регенерации органа.
Изучив дифференциацию этих стволовых клеток на молекулярном уровне, ученые пришли к выводу, что усиление роста клеток коррелирует со снижением уровня белка p190RhoGAP.
Профессор биомедицинской инженерии Андрей Левченко (Andre Levchenko), PhD, научный сотрудник Института клеточной инженерии Джонса Хопкинса. (Фото: hopkinsmedicine.org)
«Это главный регулятор данного процесса», - говорит профессор Левченко. «Но еще большей неожиданностью было то, что удаление этой молекулы устраняет необходимость в специальных поверхностях для выращивания стволовых клеток. В отсутствии главного регулятора стволовые клетки начинает образовывать кровеносные сосуды даже на стекле».
Еще один сюрприз ожидал ученых, когда они повысили уровень p190RhoGAP.
«Стволовые клетки начали дифференцироваться в ткань сердечной мышцы, а не в кровеносные сосуды», - продолжает Левченко. «Значит, эта удивительная молекула не только является главным регулятором образования кровеносных сосудов, но и определяет, сердечные мышцы или кровеносные сосуды разовьются из одних и тех же клеток, хотя это совершенно разные виды тканей».
Приведут ли эти лабораторные открытия к изменениям в лечении живых существ? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи, работая на созданных ими поверхностях, ограничили в сердечных клетках синтез p190RhoGAP. Клетки с пониженным уровнем этого белка лучше интегрировались в сеть кровеносных сосудов экспериментальных животных в постинфарктном периоде. Кроме того, выживало большее количество пересаженных клеток.
По словам Кшитиза, специальная, похожая на сердце поверхность, на которой выращиваются стволовые клетки, является триггером регулирования уровня молекулы p190RhoGAP, которая затем определяет направление следующих шагов.
«Этот белок может задавать форму клеток и регулировать, как быстро они делятся, как становятся клетками кровеносных сосудов и как начинают формировать сосудистую сеть», - говорит ученый. «Как он решает все это множество задач, требующих сложного взаимодействия сотен других белков, – интереснейшая загадка, редко встречающаяся в биологии».
По материалам
‘Master molecule’ may improve stem cell heart attack treatment
Оригинальная статья:
Kshitiz, Maimon E. Hubbi, Eun Hyun Ahn, John Downey, Junaid Afzal, Deok-Ho Kim, Sergio Rey, Connie Chang, Arnab Kundu, Gregg L. Semenza, Roselle M. Abraham, and Andre Levchenko. Matrix Rigidity Controls Endothelial Differentiation and Morphogenesis of Cardiac Precursors
© «Найден «главный регулятор» дифференциации стволовых клеток сердца». 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
Фибробласты рубцовой ткани сердца перепрограммированы в кардиомиоциты с помощью микроРНК
Американские врачи разрабатывают новый подход к лечению мышечной дистрофии
Почему артерии теряют эластичность? Открытие может радикально изменить теорию атеросклероза
Важная веха в новом этапе развития регенеративной медицины
Ученые наблюдают за стволовыми клетками и процессом регенерации в режиме реального времени
Стволовые клетки спинного мозга трансформированы в незрелые нейроны
Для трансформации стволовых клеток пуповинной крови в нейроны достаточно одного фактора транскрипции
Израильские ученые идентифицировали механизм, поддерживающий плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток
Найдена молекула, играющая центральную роль в регуляции функций стволовых клеток сердца
Стареющие клетки сердца можно омолодить с помощью модифицированных стволовых клеток
Related Articles: |
