Новый прибор для фильтрации крови позволяет одновременно уничтожать опухолевые и выделять стволовые клетки. Последние можно сохранять для дальнейшего использования в тканевой инженерии, а также для трансплантаций и других манипуляций, направленных на лечение заболеваний или улучшение здоровья.

Группа специалистов Рочестерского университета, работающая под руководством доцента Майкла Кинга (Michael King), разработала устройство, которое, при использовании как in vivo (при внедрении в организм), так и in vitro (вне организма) позволяет убивать злокачественные и выделять стволовые клетки, практически не снижая их жизнеспособность.

Избирательная селекция стволовых клеток костного мозга достигается за счет того, что, как ранее установили авторы, они связываются с белками селектинами значительно сильнее, чем любые другие клетки, в том числе клетки крови.

Обычно повышение экспрессии селектинов клетками стенок сосудов служит для привлечения лейкоцитов в зону воспаления. Первым, что установили исследователи, было то, что селектины формируют связи с поверхностью лейкоцитов в течение долей секунды, после чего немедленно выпускают клетки обратно в кровоток. Они также установили, что селектины представляют собой механизм, с помощью которого стволовые клетки костного мозга покидают кровоток и находят дорогу обратно в костный мозг (благодаря этому механизму возможно приживление трансплантированного костного мозга). И, наконец, оказалось, что отделяющиеся от метастазирующей опухоли клетки покидают кровоток для того, чтобы обосноваться в том или ином органе, также не без помощи селектинов. Все это привело к появлению идеи изолирования опухолевых и стволовых клеток до разрушения их связи с селектинами.

Учитывая то, что стволовые клетки связываются с селектинами особенно сильно, ученые провели серию экспериментов в лабораторных условиях, а также на крысах по выделению этих клеток с помощью покрытых селектинами фильтрационных трубочек. Получаемые в результате популяции содержали около 38% стволовых клеток.

Усовершенствование исходного устройства привело к появлению системы, позволяющей специфически выделять гемопоэтические стволовые клетки, способные дифференцироваться во все типы клеток крови, а также стволовые клетки, дающие начало клеткам костного мозга. Авторы считают, что возможно также выделение мезенхимальных стволовых клеток, способных трансформироваться в клетки кости, хряща и других типов соединительной ткани.

Кроме выделения стволовых клеток разработанное устройство позволяет избирательно уничтожать опухолевые клетки. Это достигается за счет добавляемого в состав покрытия фильтрующих кровь трубок соединения под названием TRAIL, запускающего механизм запрограммированной клеточной гибели (апоптоз) связавшихся с селектинами опухолевых клеток.

Всего на поверхности клеток экспрессируется пять типов молекул, взаимодействующих с TRAIL. Активация двух из них приводит к запуску апоптоза, а остальные три являются рецепторами-приманками, в изобилии экспрессирующимися нормальными клетками и защищающими их от преждевременной гибели. Селективность действия приспособления обуславливается тем, что поверхность злокачественных клеток преимущественно содержит именно запускающие апоптоз рецепторы к TRAIL.

Гибель опухолевых клеток не приводит к распаду молекул TRAIL, что обеспечивает сохранение эффективности устройства в течение длительного времени.

Авторы считают, что созданные на основе их изобретения имплантаты можно вводить в организм перед удалением первичной опухоли или началом химиотерапии. Процедура удаления опухоли чревата попаданием в кровоток злокачественных клеток, которые могут быть «отловлены» и уничтожены предварительно встроенным фильтрующим имплантатом, что существенно снизит вероятность возникновения вторичных опухолей.

Статью Cancer-Killing Invention Also Harvests Stem Cells стОит прочитать – если не для дополнительных сведений, то хотя бы для того, чтобы посмотреть видеосъемку живых клеток, двигающихся по устройству, разработанному Майклом Кингом. (Не забудьте кликнуть по изображению!)

Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/