Разработан способ восстановления сетчатки с помощью стволовых клеток

Исследователи из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University, США) получили человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), способные восстанавливать поврежденную ткань сетчатой оболочки глаза у мышей. Стволовые клетки, полученные из человеческой пуповинной крови и трансформированные в эмбрионо-подобное состояние, были культивированы с помощью нового метода, а не традиционно используемого способа с применением вирусных векторов, вызывающих мутации генов и инициирующих появление раковых клеток. Более безопасный метод культивирования ИПСК, полученных из сохраненных стволовых клеток пуповинной крови, позволит совершить прорыв в области регенеративной медицины.

В статье, недавно опубликованной в журнале Circulation, специалист в области клеточной биологии доктор Элиас Замбидис (Elias Zambidis) и его коллеги описывают лабораторные эксперименты, которые они проводили с человеческими ИПСК, полученными без применения вирусных векторов. Впервые такой метод получения ИПСК был описан в 2011 г.

«Мы начали со стволовых клеток, полученных из пуповинной крови и имеющих малое количество приобретенных мутаций и небольшую, если она вообще была, эпигенетическую память, накапливаемую клетками с течением времени», – говорит Замбидис, доцент онкологии и педиатрии из Института Клеточной Инженерии при Университете Джона Хопкинса (Johns Hopkins Institute for Cell Engineering, США) и Онкологического Центра Киммель (Kimmel Cancer Center, США). Ученые трансформировали клетки в состояние, характерное для клеток 6-дневного эмбриона.

Для доставки генов, включающих процессы, необходимые для трансформации клеток в стволовое состояние, ученые вместо вирусов использовали плазмиды – двухцепочечные кольцевые молекулы ДНК, как правило, встречающиеся у бактерий и способные быстро реплицироваться.

Затем, по наличию поверхностных белков CD31 и CD146, ученые выявили среди ИПСК высококачественные мультипотентные васкулярные стволовые клетки, способные образовывать сеть кровеносных сосудов, необходимую для восстановления сетчатки человека и других тканей в его организме. По словам Замбидиса, их группе удалось получить в два раза больше активно функционирующих васкулярных стволовых клеток, по сравнению с применением других методов работы с ИПСК. По его мнению, еще более важным был тот факт, что «эти клетки внедрялись и интегрировались в функционирующие кровеносные сосуды поврежденной сетчатки мышей».

Команда Замбидиса вводила васкулярные стволовые клетки мышам с поврежденной сетчаткой, светочувствительной частью глазного яблока. Клетки  были введены непосредственно в глаз, синус, прилежащий к глазу, и в хвостовую вену. Когда ученые сфотографировали сетчатку мышей, то оказалось, что клетки внедрялись и восстанавливали кровеносные сосуды сетчатой оболочки грызунов вне зависимости от способа их введения в организм.

По словам ученых, ИПСК, полученные ими из клеток пуповинной крови, обладают аналогичной способностью восстанавливать поврежденные ткани сетчатки, как ИПСК, полученные из человеческих эмбрионов.

Ученые планируют провести дополнительные эксперименты, направленные на оценку возможности применения полученных ими ИПСК для экспериментального лечения сахарного диабета у крыс.

По словам Замбидиса, он часто предоставляет другим лабораториям ИПСК, полученные в его лаборатории из пуповинной крови. Спрос на клетки неуклонно растет. «Популярная точка зрения, согласно которой терапия ИПСК должна быть специфичной для каждого пациентв, может быть неверной», – говорит Замбидис. Так, недавно было продемонстрировано, что эффективность применения частично совместимых и полностью совместимых трансплантатов костного мозга у человека одинакова.

«Увеличивается число специалистов, поддерживающих идею создания крупного банка ИПСК, доступ к которому будут иметь ученые из разных стран», - говорит Замбидис. Однако, чтобы реализовать этот проект, потребуются большие ресурсы и повышенный контроль качества распространяемых клеток. В то же время, по словам Замбидиса, именно это сейчас пытаются сделать японские ученые под руководством пионера в области изучения стволовых клеток Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), создавая банк стволовых клеток, полученных из образцов пуповинной крови, предоставляемых японскими банками крови.

Регенерировавший сосуд сетчатки. Белые стрелки указывают на васкулярные стволовые клетки, полученные из ИПСК, внедряющиеся в поврежденные кровеносные сосуды сетчатки и восстанавливающие их. (фото: Imran Bhutto, Johns Hopkins Wilmer Eye Institute)

По материалам Johns Hopkins Medicine

Оригинальная статья:
T. S. Park, I. Bhutto, L. Zimmerlin, J. S. Huo, P. Nagaria, D. Miller, A. J. Rufaihah, C. Talbot, J. Aguilar, R. Grebe, C. Merges, R. Reijo-Pera, R. A. Feldman, F. Rassool, J. Cooke, G. Lutty, E. T. Zambidis. Vascular Progenitors from Cord Blood-Derived iPSC Possess Augmented Capacity for Regenerating Ischemic Retinal Vasculature. Circulation, 2013; DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.003000