Нейроны и кардиомиоциты из стволовых клеток пуповинной крови

Стволовые клетки пуповинной крови все-таки могут диффиренцироваться в клетки мозга и сердечной мышцы! Новые доказательства
Исследователи из Научного Онкологического Центра Дюка оказались первыми, кто сумел дать строгое научное подтверждение того факта, что стволовые клетки из пуповинной крови могут проникать в поврежденную сердечную ткань и там трансформироваться в клетки сердца, необходимые для заживления.

Клинически этот механизм был известен уже лет десять, врачи из университета Дюка уже использовали на протяжении этого времени стволовые клетки изпуповинной крови для лечения заболеваний сердца, мозга и печени у детей с редкими расстройствами обмена веществ. Но при этом до сих пор не было свидетельств на молекулярном уровне того, что причиной успешного излечения являлись именно стволовые клетки пуповинной крови.

В этот раз исследователи рассекли сердечную ткань и подтвердили наличие в ней стволовых клеток донора. Более того, они обнаружили доказательства того, что донорские стволовые клетки диффиренцировались в клетки сердечной мышцы, именуемые миоцитами, которые после этого и производили критический энзим, необходимый для того, чтобы остановить прогрессирующее разрушение сердца.

Джоанна Курцберг, MD, директор Программы по Трансплантации Костного Мозга и Стволовых Клеток в Педиатрии:

- Мы уже имели убедительные клинические свидетельства тому, что стволовые клетки пуповинной крови способны гораздо на большее, чем только формирование крови и иммунной системы, что они могут дифференцироваться в клетки мозга, сердца, печени и костной ткани. А теперь мы исследовали сердечную ткань на клеточном уровне, и доказали, что донорские клетки не только присутствуют в сердечной ткани, но и превращаются там в клетки сердечной мышцы.

Чтобы убедиться в активности стволовых клеток, Кирстен Крапнелл, PhD, научный сотрудник из университета Дюка, рассекла и подвергла анализу сердце четырехлетнего мальчика, которому была успешно проведена трансплантация, но умершего после процедуры от инфекции раньше, чем его иммунная система достаточно окрепла. Мальчик страдал редким расстройством обмена веществ – синдромом Сан-Филиппо B, при котором организму не хватает критически важного энзима, необходимого для расщепления сложных сахаров в различных клетках. По мере накопления сахаров в органах – печени, сердце, мозге – клетки умирают.

По наблюдениям врачей, функции органов у детей с подобными расстройствами обмена веществ восстанавливались быстрее, если они получали трансплантацию именно пуповинной крови, а не костного мозга, как это было принято раньше. Ученые выдвинули теорию, что стволовые клетки пуповинной крови, будучи еще более незрелыми, чем стволовые клетки костного мозга, легче адаптируются к новой обстановке и лучше реагируют на сигналы, побуждающие их к правильной дифференцировке.

И действительно, образно легче всего было себе представить, что донорские стволовые клетки поселяются в районе повреждения, как спасательная бригада. Многие исследования подтверждали восстановление функции органов после трансплантации пуповинной крови. Но до сих пор никто не мог доказать, что клетки пуповинной крови действительно присутствуют в поврежденных органах и что именно они являются причиной выздоровления.

Крапнелл доказала наличие донорских стволовых клеток в сердце мальчика путем обнаружения женских клеток (донором была девочка) среди массы мужских клеток сердца. С помощью флюоресцентной подсветки она наглядно показала половую принадлежность каждой клетки – красный цвет был привязан к женским клеткам с хромосомой X, а зеленый – с мужской хромосомой Y.

- Нашей терапевтической целью является быстрое производство олигодендроцитов в лабораторных условиях для вливания их больному вскоре после трансплантации. Доставка клеток напрямую в мозг могла бы ускорить приживаемость клеток и в конечном итоге привести к восстановлению неврологической ткани.

Далее Крапнелл использовала два дополнительных маркера антител. Первый маркер привлекался тропонином – протеином, имеющимся на поверхности сердечных клеток, а второй – миозином, протеином, имеющимся на поверхности мышечных клеток. Таким образом она получила возможность легко пометить каждую клетку на предметного, является ли она клеткой сердечной мышцы того или иного происхождения.

В результате было обнаружено, что среди большого количества мужских миоцитов явно видны немногочисленные женские миоциты. Ученые считают, что донорские клетки в небольшом количестве способны обеспечить бурное восстановление поврежденной ткани, и выделения необходимого для восстановления функциональности энзима.

Как утверждает Дженнифер Холл, MD, научный сотрудник все того же университета Дюка, то же самое относится и к клеткам мозга.

Трансплантанты пуповинной крови, как позволяют предположить результаты трансплантаций, останавливают или по крайней мере замедляют прогрессирующие заболевания мозга, вызываемые расстройствами обмена веществ, такие как синдром Санфилиппо, болезнь Краббе или синдром Херлера. Однако пока клетки попадают в мозг, где они в итоге приживаются и дифференцируются в необходимые клетки, по кровотоку, теряется драгоценное время, за которое больные дети могут умереть.

Если ученые смогут каким-то образом подтолкнуть стволовые клетки к дифференциации в необходимые клетки мозга, после чего их можно было бы ввести напрямую в мозг, то это теоретически могло бы привести к мгновенному началу излечения некоторых больных.

Так, Холл исследовала способности гемапоэтических стволовых клеток дифференцироваться в лабораторных условиях в определенные виды клеток мозга – олигодендроциты. Это именно те клетки, которые разрушаются у детей с расстройствами обмена веществ.

Холл подвергла культивации один образец стволовых клеток пуповинной крови в колбе с факторами роста, гормонами и прочими составляющими, имеющими свойство направлять дифференциацию стволовых клеток в сторону олигодендроцитов.

Свои наблюдения она подкрепила, пометив клетки различными антителами, связывающимися только с протеинами, свойственными исключительно с клетками – предшественниками олигодедроцитов. Наличие уникальных протеинов в определенной клетке говорит о том, что клетка активно производит этот протеин, а не просто имеет такую возможность в своем генетическом коде, утверждает Холл.

http://www.stem-cells.ru по материалам Pregnancy and Baby