Новым источником стволовых клеток может стать урина!

Китайские ученые разработали уникальный метод получения клеток-предшественниц нейронов из эпителиальных клеток почек, выделяемых человеком в окружающую среду вместе с уриной. Использование урины в качестве источника взрослых клеток позволит разрешить многие проблемы, ассоциированные с получением и применением стволовых клеток. Новый метод может быть использован для изучения, а также разработки лечения различных нейродегенеративных заболеваний.

Применение эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) для лечения пациентов с нейродегенеративными заболеваниями имеет определенные ограничения, например, существует риск развития опухолей после их трансплантации. Но недавно китайские ученые нашли возможное решение этой проблемы. Они разработали оригинальный метод получения нейрональных прогениторных клеток (клеток-предшественниц клеток головного мозга) из взрослых клеток организма, выделяемых человеком в окружающую среду вместе с уриной. Разработанная технология поможет ученым быстро получить у пациента клетки, идеально ему подходящие, что невозможно при использовании существующих в настоящий момент методов.

Ученые уже давно научились перепрограммировать культивируемые клетки кожи и крови [2] в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), способные сформировать любой тип клеток организма. Человеческая урина является более доступным источником взрослых клеток, по сравнению с другими источниками.

Результаты предыдущих исследований специалиста в области биологии стволовых клеток Дуанквинга Пея (Duanqing Pei) и его коллег из Институтов Биомедицины и Здоровья Гуанчжоу (Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, Китай), входящих в состав Китайской Академии Наук (Chinese Academy of Sciences), показали, что эпителиальные клетки почек, выделяемые человеком в составе урины, могут быть перепрограммированы в иПСК [3].

В предыдущем исследовании ученые для внедрения генов плюрипотентности в клетки использовали ретровирусы. Недостатком этого метода, подразумевающего встраивание дополнительной генетической информации в клеточный геном, является изменение генетических характеристик клеток, что может сделать их поведение менее предсказуемым. В связи с этим в новом исследовании Пей и его коллеги внедряли в клетки гены с помощью векторов, которые не интегрируются в клеточный геном.

В одном из экспериментов ученым удалось уже через несколько дней получить округлые колонии перепрограммированных клеток, выделенных из урины. Внешние признаки этих клеток были аналогичны признакам плюрипотентных стволовых клеток после 12 дней культивирования, то есть новый метод позволяет практически в два раза быстрее получить иПСК. При дальнейшем культивировании колонии приобретали розеткообразную форму, характерную для нейрональных стволовых клеток.

Пей и его коллеги переместили полученные клетки в ростовую среду, используемую при культивировании нейронов, и обнаружили, что перепрограммированные клетки начали формировать функционирующие нейроны в лабораторных условиях.

Затем команда исследователей повторила эксперимент и трансплантировала полученные клетки в головной мозг новорожденных крольчат. Последующее исследование животных не выявило новообразований в их организме после трансплантации клеток. При изучении тканей головного мозга ученые установили, что через четыре месяца перепрограммированные клетки приобрели форму и молекулярные маркеры нейронов.

Нейрональные клетки-предшественницы пролиферируют в культуре, поэтому ученые смогли получить достаточное количество клеток для своих экспериментов. По мнению Джеймса Эллиса (James Ellis), медицинского генетика из Больницы для Больных Детей Торонто (Toronto's Hospital for Sick Children, Канада), получающего специфичные для пациента иПСК для изучения заболеваний аутистического спектра, разработанный метод поможет ускорить прогресс в этой научной отрасли.

По словам генетика Марка Лаланде (Marc Lalande) из Центра Здоровья при Университете Коннектикута (University of Connecticut Health Center, США), получающего иПСК для исследования нейродегенеративных заболеваний, преимуществом получения клеток из такого источника, как урина, является то, что она может быть получена практически у каждого пациента. Ученый считает, что в будущем будет возможно одновременно получать иПСК и нейрональные клетки-предшественницы от одного пациента. По его мнению, предложенный подход будет особенно востребован при лечении больных детей, у которых очень трудно забирать образцы крови.

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Methods [1].

Когда-нибудь нейроны, полученные из клеток, содержащихся в урине, можно будет использовать для лечения пациентов, больных нейродегенеративными заболеваниями. (фото: LIHUI WANG)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:
Nature doi:10.1038/nature.2012.11985

Литература:
1. Wang, L. et al. Nature Methods http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.2283 (2012).
2. Ye, Z. et al. Blood 114, 5473–5480 (2009).
3. Zhou, T. et al. J. Am. Soc. Nephrol. http://dx.doi.org/10.1681/ASN.2011010106 (2011).