Слух грызунам вернули человеческие эмбриональные стволовые клетки

Нейроны (желтые), полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток, вернули слух глухим песчанкам. (Фото: Marcelo Rivolta/University of Sheffield)

С помощью пересаженных клеток, дифференцирующихся в нейроны, передающие звуковой сигнал в мозг, ученые вернули слух глухим песчанкам. Это достижение, только что опубликованное в журнале Nature, может стать основой нового метода лечения различных видов потери слуха.

У людей глухота чаще всего вызывается повреждением волосковых клеток внутреннего уха – волосовидных ресничек, вибрирующих под воздействием колебаний звуковых волн – или повреждением нейронов, передающих эту информацию в мозг. При повреждении волосковых клеток связанные с ними нейроны спиральных ганглиев часто дегенерируют, так как их функция становится невостребованной. Волосковые клетки могут быть заменены имплантатами, но если сенсорные нейроны повреждены, слух по-прежнему остается ограниченным.

«Очевидно, что конечной целью является замена обоих типов клеток», - говорит доктор Марчело Риволта (Marcelo Rivolta) из Университета Шеффилда (University of Sheffield), Великобритания, руководивший исследованием. «Но у нас уже есть кохлеарные имплантаты для замены волосковых клеток, поэтому нашей первой мишенью мы решили сделать нейроны».

В прошлом ученые пытались выделить так называемые слуховые стволовые клетки из эмбриоидных скоплений стволовых клеток, которые уже начали дифференцироваться в различные типы. Но такие стволовые клетки делятся всего около 25 раз, что делает невозможным получать их в количестве, необходимом для трансплантации нейронов. Таким образом, это первый успешный случай использования стволовых клеток для восстановления слуха у животных. Многие специалисты, работающие в данной области, расценивают это достижение как важнейший шаг, который, несомненно, явится стимулом для дальнейшего развития этого направления.

Доктор Риволта и его коллеги знали, что для формирования уха в период эмбрионального развития необходимы несколько белков, в том числе факторы роста фибробластов (fibroblast growth factor, FGF) 3 и 10. Обработав человеческие эмбриональные стволовые клетки этими факторами, они получили несколько типов клеток. Клетки с характеристиками близкими к характеристикам волосковых клеток были названы отическими эпителиальными предшественниками (otic epithelial progenitors, OEPs), а клетки, выглядевшие, как нейроны, – отическими нейральными предшественниками (otic neural progenitors, ONPs).

Исследователям удалось изолировать ONPs, начинающие дифференцироваться в нейроны спиральных ганглиев. Затем они имплантировали их в уши песчанок с поврежденными химическим веществом нейронами и наблюдали за животными в течение 10 недель. Последующее тестирование показало, что после трансплантации многие животные стали слышать гораздо лучше. К концу этого периода острота слуха увеличилась в целом на 46%, то есть функция слухового нерва в значительной степени восстановилась.

Доктор Марчело Риволта (Marcelo Rivolta). (Фото: sciencemuseum.org.uk)

«Мы наблюдали животных в течение очень ограниченного времени», - подчеркивает доктор Риволта. «Теперь мы хотим понаблюдать за ними подольше», чтобы оценить возможность повышения риска развития рака и выяснить, как долго могут функционировать новые нейроны.

«Это очень интересный результат», - комментирует исследование невролог доктор Марк Маконоки (Mark Maconochie) из Университета Сассекса (Sussex University), Великобритания, не принимавший участия в этой работе. «В прошлом уже были исследования, в которых получали отдельные волосковые клетки или что-то похожее на нейроны [из стволовых клеток], и даже это делает эту область очень интересной. Это действительно шаг вперед».

Теперь вопрос заключается в том, удастся ли ученым доработать эту процедуру и сделать ее более эффективной, чтобы получать большее количество предшественников нейронов, так как в настоящее время в них дифференцируется менее 20% стволовых клеток. Доктор Маконоки полагает, что этого можно достичь, используя сочетания других факторов роста.

«Следующей большой задачей будет сделать что-то настолько же эффективное для получения волосковых клеток», - добавляет ученый.

«Это захватывающее достижение», - считает Джон Бриганд (John Brigande), биолог из Oregon Health & Science University в Портленде, также занимающийся изучением подходов к восстановлению слуха с помощью стволовых клеток и сам страдающий прогрессирующей потерей слуха. Однако, отмечает он, из-за «тончайшей архитектуры» внутреннего уха, которая может повреждаться по-разному, не может существовать одного «лекарства» от потери слуха – должно быть много методов, учитывающих уникальные особенности заболевания.

Работа доктора Риволты – вместе с исследованием, опубликованным в июле этого года, показавшим, что с помощью генной терапии можно восстановить слух у мышей с врожденной глухотой – увеличивает количество исследований, демонстрирующих, что с помощью стволовых клеток и генной терапии можно восстанавливать сенсорные функции, включая обоняние и зрение.

«Мы доказали возможность использования человеческих эмбриональных стволовых клеток для восстановления поврежденного уха», - подводит итог доктор Риволта. «Впереди еще очень много работы, но теперь мы знаем, что это возможно».

По мнению научного сотрудника Стэнфордского университета (Stanford University), Калифорния, Стефана Хеллера (Stefan Heller), использующего другие методы дифференцировки стволовых клеток в волосковые и поддерживающие, разработка клинического метода на основе исследования доктора Риволты может занять, по меньшей мере, 15 лет.

«Следующими задачами любого протокола являются достижение более высокого уровня эффективности и воспроизводимости, определение безопасности и подтверждение того, что трансплантация приводит к длительному восстановлению», - говорит Хеллер. «Затем мы можем думать о пациентах».

По материалам

Stem Cells Turn Hearing Back On

Human embryonic stem cells restore gerbil hearing

Оригинальная статья:

Wei Chen, Nopporn Jongkamonwiwat, Leila Abbas, Sarah Jacob Eshtan, Stuart L. Johnson, Stephanie Kuhn, Marta Milo, Johanna K. Thurlow, Peter W. Andrews, Walter Marcotti, Harry D. Moore & Marcelo N. Rivolta. Restoration of auditory evoked responses by human ES-cell-derived otic progenitors

© «Слух грызунам вернули человеческие эмбриональные стволовые клетки». 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

Окружающая клетку среда имеет решающее значение для процесса ее перепрограммирования

Способность к самообновлению клеток кожи поддерживается экзосомами

Ученые считают существование раковых стволовых клеток доказанным

Найдена молекула, избирательно стимулирующая дифференциацию стволовых клеток сердца в кардиомиоциты

Антагонист рецепторов дофамина убивает раковые стволовые клетки

Идентифицированы стволовые клетки меланомы

Стволовые клетки могут дифференцироваться в любой тип клеток, но только не без помощи этого белка

Нейральные стволовые клетки «подслушивают» разговоры нейронов

Сигнальный путь Wnt играет ключевую роль в нейрогенезе во взрослом головном мозге

Молекулярные маячки освещают дифференциацию стволовых клеток