Американским ученым удалось обернуть вспять биологические часы клеток при помощи специального коктейля, а затем успешно протестировать эти клетки на мышах, больных диабетом.
Исследователи из Университета Джона Хопкинса в США смогли при помощи индуцированных стволовых клеток восстановить поврежденные сосуды в сетчатке глаз пациентов, страдающих диабетом. Статья об этом исследовании опубликована в Nature Communications.
Диабетическая ретинопатия — одно из самых тяжелых осложнений при сахарном диабете. Это повреждение мелких кровеносных сосудов в сетчатке глаза, которое может привести к слепоте. Именно эта патология служит основной причиной потери зрения у диабетиков. По оценкам исследователей, к 2050 году от диабетической ретинопатии будут страдать около 14,6 миллиона жителей США.
В ходе своих экспериментов ученые получили индуцированные стволовые клетки из фибробластов (клеток соединительной ткани), взятых у пациента с диабетом I типа. По словам исследователей, им удалось создать структуры более примитивные, чем обычные плюрипотентные индуцированные клетки человека (плюрипотентность — способность дифференцироваться в любые типы тканей, кроме клеток плаценты и желточного мешка). Эти клетки по своему потенциалу больше напоминали клетки эмбриона на шестой день после оплодотворения.
Для индукции стволовых клеток исследователи использовали «коктейль 3i». В него входят три специфических ингибитора. Это CHIR9902, подавляющий активность киназы GSK3β и препятствующий накоплению углеводов внутри клетки, экспериментальный противораковый препарат PD0325901, мешающий росту раковых клеток, и еще одно потенциальное средство для лечения онкологических заболеваний — PARP-ингибитор.
Картина выживаемости сосудистых предшественников в радужной оболочке мышей через три недели после инъекции. Слева — радужная оболочка, в которую ввели клетки, полученные традиционным методом, справа — ретина, в которую ввели клетки, полученные при помощи «3i коктейля». Прижившиеся клетки показаны красными точками / © Zambidis et al., Nature Communications, 2020
Оказалось, «коктейль» буквально обращает вспять биологические часы фибробластов, превращая их в аналог клеток эпибласта — наружного слоя клеточной стенки на одной из ранних стадий развития эмбриона. Кроме того, обработанные смесью ингибиторов клетки не имели аномальных эпигенетических изменений, что является частой проблемой при получении индуцированных СК.
Полученные наивные клетки затем превратили в так называемых сосудистых предшественников, которые вводили в глаза мышей с диабетической ретинопатией. Исследования показали, что введенные грызунам структуры мигрировали к внутреннему слою сетчатки глаза и приживались там эффективнее, чем сосудистые клетки, полученные при помощи традиционных подходов.
Работа американских ученых может стать прорывом в лечении глазных патологий, связанных с мелкими сосудами сетчатки, в том числе с диабетической ретинопатией. «Коктейль 3i для наивного перепрограммирования, по-видимому, стер эпигенетические метки, связанные с заболеванием, и вернул их к здоровому состоянию, — комментирует результаты работы профессор Элиас Замбидис, руководитель исследования. — Результаты <…> приближают нас к более широкому использованию стволовых клеток в регенеративной медицине без тех исторических проблем, с которыми мы постоянно сталкивались в попытках дифференцировать клетки и не превратить их в раковые».