logo

Пользовательского поиска

Friday 21st of September 2018

Эндотелиальные клетки сосудов могут восстанавливать органы

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
13.10.2013 17:29

 

Ученые считали, что кровеносные сосуды всех органов одинаковы: их функция – доставлять кислород и питательные вещества. Но они очень разные. Сосуды каждого органа обладают уникальной формой и функцией и в постоянном режиме решают сложную задачу соответствия метаболическим потребностям своего органа.

Ученые считали, что кровеносные сосуды всех органов одинаковы: их функция – доставлять кислород и питательные вещества. Но они очень разные. Сосуды каждого органа обладают уникальной формой и функцией и в постоянном режиме решают сложную задачу соответствия метаболическим потребностям своего органа. (Фото: physicsworld.com)


Заменить трансплантацию органов трансплантацией клеток


По мнению ученых Корнеллского медицинского колледжа Вейла (Вейл Корнелл) (Weill Cornell Medical College), поврежденные или больные органы можно восстановить введением клеток кровеносных сосудов, не прибегая к трансплантации донорских органов. В статьях, опубликованных в журналах Stem Cells и Developmental Cell, исследователи показали, что эндотелиальные клетки, составляющие структуру кровеносных сосудов, являются мощными биологическими механизмами, управляющими регенерацией тканей посредством высвобождения органоспецифических молекул.


Ученые расшифровали весь объем активных генов эндотелиальных клеток, найдя сотни известных генов, которые никогда не связывались с этими клетками. Более того, они пришли к выводу, что структура и функции кровеносных сосудов и, в том числе, секретируемые ими молекулы репарации определяются самими органами.

Устраняя повреждение и восстанавливая функцию, эндотелиальные клетки и органы, в которые они пересажены, работают сообща, объясняет руководитель исследования Шахин Рафии (Shahin Rafii), MD, профессор генетической медицины и содиректор Института стволовых клеток Ансари (Ansary Stem Cell Institute) и Tri-SCI Stem Center. «Если орган травмирован, его кровеносные сосуды не могут самостоятельно устранить повреждение, потому что они сами могут быть повреждены или воспалены».

«Наша работа показывает, что инженерные эндотелиальные клетки могут прижиться в поврежденной ткани и приобрести способность к восстановлению органа», - продолжает доктор Рафии, научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute). «Эти исследования – в комплексе с первым атласом молекул органоспецифических клеток кровеносных сосудов, представленным в статье в Developmental Cell, – открывают перед нами целую новую главу в трансляционной сосудистой медицине и найдут широчайшее терапевтическое применение. Ученые считали кровеносные сосуды всех органов одинаковыми, а их единственной функцией – доставку кислорода и питательных веществ. Но они очень разные, и каждый орган наделен кровеносными сосудами с уникальной формой и функцией, решающими сложную задачу соответствия метаболическим потребностям именно этого органа».

В исследовании, опубликованном в Developmental Cell, ученые изучили девять различных тканей в состоянии гомеостаза - устойчивого, здорового состояния, – а также печень и костный мозг, восстанавливающиеся после травматического повреждения.

Разработав методику, которая позволила за очень короткий временной отрезок получить чистые популяции эндотелиальных клеток, они смогли идентифицировать все гены этих клеток, экспрессирующиеся в различных популяциях. Оказалось, что эндотелиальные клетки обладают тканеспецифическими генами, кодирующими уникальные факторы роста, молекулы адгезии и факторы, регулирующие метаболизм.

«Мы знали, что эти генные продукты имеют важнейшее значение для здоровья конкретной ткани, но до нашего исследования не было понимания того, что источником этих факторов являются эндотелиальные клетки», - говорит ведущий автор статьи в Developmental Cell доктор Даниэль Нолан (Daniel Nolan), старший научный сотрудник лаборатории Рафии.

«Кроме того, мы установили, что регенерация ткани в печени и в костном мозге протекала неожиданно по-разному – включая молекулы репарации, известные как ангиокринные факторы роста, экспрессируемые эндотелиальными клетками», - добавляет доктор Оливер Элементо (Olivier Elemento), выполнивший для исследования сложные компьютерные расчеты.

«В разных органах – разные кровеносные сосуды, потому что эндотелиальные клетки должны постоянно адаптироваться к метаболическим, биомеханическим, воспалительным и иммунологическим потребностям конкретного органа», - говорит доктор Майкл Гинсберг (Michael Ginsberg), постдокторант лаборатории доктора Рафии. «И теперь мы установили, как эндотелиальные клетки научились вести себя по-разному в разных органах и приспосабливаться к их потребностям».

Эти открытия ставят вопрос о том, как эндотелиальные клетки адаптируются к биологическим потребностям каждого органа. Можно ли создать «незрелые» эндотелиальные клетки, которые помогли бы ученым найти средства, с помощью которых сигналы микросреды «обучали» бы клетки, как стать более специализированными?

В поисках ответов на этот вопрос, ученые предположили, что вести себя как гибкие эндотелиальные клетки, которые можно обучить функционировать так, как это делают клетки органоспецифических кровеносных сосудов, могут эндотелиальные клетки, полученные из эмбриональных стволовых клеток. Это предположение подтвердилось: из эмбриональных стволовых клеток мыши исследователи получили функциональные, трансплантабельные и реагирующие на сигналы микросреды эндотелиальные клетки.

Кластеры факторов транскрипции, ангиокринных факторов роста, молекул адгезии и хемокинов экспрессируются эндотелиальными клетками каждого органа в уникальных комбинациях.

 

Кластеры факторов транскрипции, ангиокринных факторов роста, молекул адгезии и хемокинов экспрессируются эндотелиальными клетками каждого органа в уникальных комбинациях. (Рис. Developmental Cell)

 

 

 

Полученные из эмбриональных стволовых клеток эндотелиальные клетки «являются универсальными, и поэтому они могут быть пересажены в различные ткани, могут «обучаться» тканью и приобретать характеристики нативных эндотелиальных клеток», поясняет старший автор статьи, опубликованной в Stem Cells, доктор Сина Раббани (Sina Rabbany), адъюнкт-профессор генетической медицины и биоинженерии Вейл Корнелл.

По словам доктора Раббани, такие клетки можно в больших количествах получать в лаборатории. «Теперь мы знаем, что нужно, чтобы эти клетки были здоровы, стабильны и пригодны для трансплантации», - говорит ученый.

Действительно, в исследовании, опубликованном в Developmental Cell, ученые трансплантировали универсальные эндотелиальные клетки, полученные группой доктора Раббани, в печень мышей и наблюдали, что они стали неотличимы от собственных эндотелиальных клеток органа. То же самое произошло, когда клетки были пересажены в почки.

«Эти наивные эндотелиальные клетки приобретают фенотип – молекулярный профиль и сигнатуру – нативных эндотелиальных клеток в результате воздействия уникальной микросреды конкретного органа», - объясняет доктор Гинсберг. «Пересаженные эндотелиальные клетки обучаются уникальной биофизической микросредой органа, в которую они помещены. Они трансформируются в эндотелиальные клетки, которые принадлежат этому органу и которые могут его восстановить».

«Если у вас заболевание сердца и вам необходимо восстановить некоторые из ваших кардиомиоцитов, находящиеся в сердце эндотелиальные клетки секретируют специфические факторы, позволяющие восстановиться именно сердцу», - дополняет коллегу доктор Раббани.

Однако, чтобы использоваться в клинической практике, эндотелиальные клетки должны быть иммуносовместимы с организмом реципиента.

«Эндотелиальные клетки можно получать из человеческих плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток, а также методом переноса ядра соматической клетки», - говорит соавтор исследования доктор Зев Розенвакс (Zev Rosenwaks), директор и главный врач Центра репродуктивной медицины Рональда Перельмана и Клаудии Коэн (Ronald Perelman and Claudia Cohen Center for Reproductive Medicine).

«Метод переноса ядра соматической клетки состоит во введении ядра соматической клетки в человеческую яйцеклетку, в результате чего образуются эмбриональные стволовые клетки. Полученные из них эндотелиальные клетки генетически совместимы с организмом пациента», - поясняет доктор Дэйлон Джеймс (Daylon James), доцент кафедры репродуктивной биологии в Вэйл Корнелл, внесший большой вклад в разработку протоколов получения эндотелиальных клеток из человеческих эмбриональных стволовых клеток.

Кроме того, чтобы снять с повестки дня вопросы о биоэтике, связанные с человеческими эмбрионами или яйцеклетками, и о потенциальной предрасположенности эмбриональных стволовых клеток к образованию раковых опухолей, можно брать клетки, просто выбрасываемые после пренатального диагностического амниоцентеза, и перепрограммировать их в эндотелиальные клетки, способные регенерировать кровеносные сосуды. Замораживание и создание резервного фонда таких клеток позволит трансплантировать их разным с генетической точки зрения пациентам, добавляет доктор Розенвакс, ссылаясь на работу (Efficient Direct Reprogramming of Mature Amniotic Cells into Endothelial Cells by ETS Factors and TGFβ Suppression), опубликованную в октябре прошлого года в журнале Cell. Автором этой методики является доктор Гинсберг.

Прежде чем к тестированию трансплантации эндотелиальных клеток смогут перейти клиницисты, необходимы дополнительные доклинические исследования, но, по мнению доктора Рафии, терапевтический потенциал трансплантации эндотелиальных клеток абсолютно безграничен.

«Их можно использовать как троянского коня для блокирования опухолевого роста, а также модифицировать таким образом, что они смогут переносить токсичные химические вещества. Они могут стать биологическими многофункциональными крылатыми ракетами, нацеленными на больные органы», - считает ученый. «Наша работа только начинается».

 

 

По материалам

Blood Vessel Cells Can Repair, Regenerate Organs, Say Weill Cornell Scientists

 

Оригинальные статьи:

Daniel J. Nolan, Michael Ginsberg, Edo Israely, Brisa Palikuqi, Michael G. Poulos, Daylon James, Bi-Sen Ding, William Schachterle, Ying Liu, Zev Rosenwaks, Jason M. Butler, Jenny Xiang, Arash Rafii, Koji Shido, Sina Y. Rabbany, Olivier Elemento, Shahin Rafii. Molecular Signatures of Tissue-Specific Microvascular Endothelial Cell Heterogeneity in Organ Maintenance and Regeneration

Edo Israely, Michael Ginsberg, Daniel Nolan, Bi-Sen Ding, Daylon James, Olivier Elemento, Shahin Rafii, Sina Y. Rabbany. Akt suppression of TGFβ signaling contributes to the maintenance of vascular identity in embryonic stem cell-derived endothelial cells

 

© «Эндотелиальные клетки сосудов могут восстанавливать органы». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки.

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday2106
mod_vvisit_counterYesterday1793
mod_vvisit_counterThis week10180
mod_vvisit_counterLast week6507
mod_vvisit_counterThis month22928
mod_vvisit_counterLast month26517
mod_vvisit_counterAll days4113334

We have: 40 guests, 5 bots online
Your IP: 54.166.141.69
 , 
Today: Сен 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.