Микроглия получена из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Американские ученые разработали метод превращения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) в клетки микроглии. Новый метод может применяться не только в научных исследованиях, но и при лечении пациентов, страдающих различными заболеваниями центральной нервной системы (ЦНС). Результаты исследования были недавно представлены на 81-ой ежегодной научной конференции Американской Ассоциации Нейрохирургов (American Association of Neurological Surgeons, AANS).

Микроглия – резидентные клетки ЦНС, которые являются фагоцитами, уничтожающими инфекционные агенты и способными разрушать даже нервные клетки. Микроглия распознает различные патогены в своем окружении и подавляет их при помощи выделения цитотоксических веществ. Нарушения работы микроглии могут влиять на развитие и исход многих заболеваний головного мозга, включая травмы, инфекционные заболевания, инсульты, опухоли головного мозга, различные нейродегенеративные заболевания, воспалительные и психические заболевания. Эффективность использования микроглиальных клеток в терапевтических целях была подтверждена на моделях заболеваний ЦНС на различных животных. Однако эти методы нельзя транслировать на человека в связи с отсутствием методов, обеспечивающих получение персонифицированной микроглии высокой степени очистки. В связи с этим создание метода получения аутологичных (принадлежащих пациенту) микроглиальных клеток имеет большое значение для научных исследований и клинической практики.

Сначала ученые получили ИПСК человека и мыши и последовательно со-культивировали их на различных клеточных монослоях в присутствии дополнительных факторов роста. Идентичность получаемых микроглиальных клеток была подтверждена различными методами: сортировкой флуресцентно-активируемых клеток, функциональным анализом, анализом генной экспрессии, определением возможности трансплантации в головной мозг животных.

Результаты исследования показали, что ИПСК человека и мыши при со-культивировании со стромальными клетками линии OP9 дифференцировались в гемопоэтические прогениторные клетки (ГПК). Затем ГПК при со-культивировании с астроцитами позволили получить клетки, которые фенотипически соответствовали микроглиальным клеткам: они экспрессировали маркеры CD11b, Iba-1 и CX3CR1, секретировали цитокины IL-6, IL-1ß и TNF-a и вырабатывали активные формы кислорода и фагоцитозные флуоресциирующие частицы. Анализ генной экспрессии показал, что микроглия, полученная из ИПСК, имеет большую степень сродства с нормальной микроглией, чем с другими типами воспалительных клеток. Микроглиальные клетки, полученные из ИПСК, внедряются и мигрируют в ткани головного мозга. Ученые предполагают, что в будущем микроглиальные клетки, полученные из ИПСК, можно будет использовать в качестве транспортных средств для доставки генов и белков в ЦНС.

По словам автора исследования доктора Джона К. Парка, микроглиальные клетки играют важную роль в развитии разнообразных заболеваний головного и спинного мозга, предположительно, смягчая или, наоборот, отягощая течение таких заболеваний, как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, обсессивно-компульсивное расстройство и синдром Ретта. «Микроглия – важнейшие клетки иммунной системы в головном и спинном мозге, они помогают бороться с инфекционными заболеваниями и участвуют в процессе регенерации после повреждений, в частности, после травмы или инсульта. Они также участвуют в развитии многих нейродегенеративных и психических заболеваний, однако в настоящее время их роль в развитии и прогрессировании этих заболеваний остается не ясной. Мы разработали методы превращения ИПСК в микроглию. Поскольку человеческие ИПСК можно легко получить в достаточных количествах, теперь мы можем синтезировать большие количества микроглии человека не только для применения в экспериментах, но и для лечебных целей. Изучение нормальных и патологических клеток микроглии человека поможет установить их функции в здоровом головном мозге и при различных заболеваниях. Заболевания, вызванные или осложненные нарушением функционирования или недостаточным количеством здоровых микроглиальных клеток можно будет вылечить аутологичными ИПСК», – говорит доктор Джон К. Парк.

По материалам American Association of Neurological Surgeons (AANS)