Восстановление тканей костей и суставов при травмах, а также лечение остеопороза может стать более быстрым и простым процессом, благодаря команде Стэнфордского университета, обнаружившей новый вид человеческих стволовых клеток, из которых получаются клетки костей, хрящей и других тканей, составляющих наш скелет. В ходе экспериментов исследователи вырастили из этих стволовых клеток кости в лабораторных мышах. Об открытии ученых сообщает .
Ученые по всему миру долгое время занимались поиском скелетных стволовых клеток человека. В рамках более ранних исследований в организмах мышей были обнаружены так называемые мезенхимальные стволовые клетки. Со временем они превращаются в клетки кости и хряща, а также жировой, мышечной и соединительной тканей. Другими словами, мезенхимальные стволовые клетки оказались универсальной основой для формирования других видов клеток.
Тем не менее основная задача оставалась нерешенной. Ученые все никак не могли определить клетки, которые лежат в основе исключительно скелетной ткани. Некоторая надежда появилась 2015 году, когда команда Майкла Лонгакера из Стэнфордского университета изучала мезенхимальные стволовые клетки мышей. Речь идет о лабораторных мышах, генетически спроектированных таким образом, чтобы имеющиеся у них различные типы стволовых клеток имели разные цвета. Такая особенность давала ученым возможность вести точный мониторинг того, из каких именно типов клеток формируется костная ткань. Далее, определив определили гены в этих стволовых клетках, ученые выявили их генетическую сигнатуру (подпись).
Несмотря на успех с мышами, ученые долгое время не могли добиться схожих результатов с человеческими скелетными стволовыми клетками. По словам Лонгакер, сложность заключается в том, что нет подходящей возможности подсветить различные типы клеток в организме человека.
При пересадке в мышь, человеческие скелетные стволовые клетки произвели костные клетки (отмечены желтым), хрящевые (синим) и клетки губчатой кости (красным)
Далее ученые взяли в разработку эмбриональные человеческие клетки с костными тканями. С помощью этих клеток исследователи искали в хрящевой пластинке роста сходную со стволовыми клетками мышей генетическую подпись. И как оказалось, сходной сигнатурой обладают фетальные стволовые клетки. Поместив их в чашку Петри, ученые стали следить, как из них формируется новая костная и хрящевая ткань.
Для подтверждения открытия, ученые использовали фрагменты костной ткани, полученной во время операции тазобедренного и коленного суставов у одного из пациентов местной больницы. В этих тканях специалисты нашли все те же клетки с той же генетической подписью. Их тоже поместили в чашки Петри. Наблюдение показало, что клетки действительно формируют новую костную и хрящевую ткань и при этом не формируют жировую, мышечную и другие, что говорит о том, что перед учеными находятся именно костные стволовые клетки.
«Эти клетки оказались истинными скелетными стволовыми клетками», — комментирует Лонгакер.
Для надежного способа производства большого количества этих клеток специалисты культивировали генетически модифицированные индуцированные плюрипотентные (их можно «программировать» на переход в любой другой вид клеток). Для эффективности роста эти клетки поместили в сосуд с соединениями, стимулирующими рост костной ткани, а также витаминами. Опять же, эти клетки дали «урожай» в виде костной и хрящевой ткани.
В исследовании говорится, что неожиданный потенциал в качестве источника скелетных стволовых клеток продемонстрировал также липосакционный жир.
Ученые отмечают, что до практического применения открытой технологии производства скелетных стволовых клеток еще далеко, однако в будущем подобные клетки можно будет использовать для лечения поврежденных костей и суставов, а также различных дегенеративных скелетных заболеваний, например, остеопороза, поскольку данные клетки обладают исключительным регенеративным потенциалом.
«В течение многих лет велись споры об истинных скелетных стволовых клетках человека», — комментирует биолог Ричард Ореффо из Саутгемптонского университета, занимающийся изучением стволовых клеток.
«Еще очень многое предстоит сделать, но это гигантский шаг вперед», — отмечает Ореффо.
Обсудить открытие ученых можно в нашем Telegram-чате.
