Регистрация Войти
Вход на сайт

Ученые создали из стволовых клеток функционирующие легочные клетки

9 декабря 2013 17:17

Ученые создали из стволовых клеток функционирующие легочные клеткиНаучные сотрудники Медицинского центра при Колумбийском университете смогли трансформировать человеческие стволовые клетки в функционирующие клетки легких, позволив науке стать еще на один шаг ближе к созданию биоинженерных легких на основе собственных клеток пациентов. Помимо того, что эти клетки можно использовать для создания легочных тканей для трансплантации, их можно задействовать для изучения развития этого органа и как следствие поиска наиболее эффективных методов лечения различных легочных заболеваний.

Несмотря на то, что уже были случаи успешной трансформации стволовых клеток в другие различные типы клеток, вроде нервных, сетчаточных и кровяных, создание работающих легких и других внутренних дыхательных путей представляется для ученых, к сожалению, пока непосильной задачей.

«На ранней стадии развития эмбриона создается три клеточных или зародышевых слоя (или листа): эктодерма (из нее образуется кожа, нервная система), мезодерма (из нее образуется сердце, мышцы, соединительные ткани, кровеносные сосуды, кровь и почки), а также энтобласт, который отвечает за развитие кишок, печени, поджелудочной железы, желудка, пищевода, щитовидной железы, вилочковой железы и легких», — рассказывает в интервью портала Gizmag руководитель этого исследования Ханс-Виллем Сноек.

«Энтобласт развивается самым последним. Именно это может быть одной из причин, почему так сложно подобрать для него нужные стволовые клетки».

Предыдущие эксперименты с эмбрионом мыши в качестве модели не смогли показать то, как развивается легочная часть энтобласта. Возможность создания легочных клеток для ученых была закрыта вплоть до 2011 года, когда Сноек обнаружил способ трансформации человеческих стволовых клеток эмбрионов в особый тип клеток, на основе которых и можно было начать создавать легочные клетки.

«Это был первый прорыв, который позволил нам прийти к следующему прорыву сейчас», — объясняет Сноек.

«Мы постарались использовать весь наш накопленный опыт, связанный с экспериментами на мышах, и это позволило нам отыскать нужный ключик».

Последнее открытие ученых открывает для них новые возможности, которые позволяют завершить трансформацию человеческих стволовых клеток в функционирующие эпителиальные клетки, расположенные на поверхности легких. Теперь ученые могут создавать как минимум семь типов дыхательных путей, способных выполнять различные функции: начиная от альвеол (маленькие пузырьки на концах дыхательного аппарата в легких, участвующих в акте дыхания) и заканчивая производством клеток, способствующих заживлению повреждений и травм.

Клетки в легких, отвечающие за формирование соединительных тканей и мускулов, наряду с клетками, образующими сосуды, относятся к мезодерме и требуют особого подхода к их созданию. Открытие Сноека, по его словам, позволит биоинженерным способом воспроизводить легкие, имеющие лишь очень низкий шанс отторжения организмом, так как сделаны они будут из собственных клеток пациента. Однако процесс создания невероятно труден.

«Нам нужно перепрограммировать взрослые клетки (кожи, крови), для того чтобы создать плюрипотентные клетки, аналогичные эмбриональным стволовым клеткам, и уже затем превратить их в клетки легких», — говорит Сноек.

«Следующей задачей для нас станет посев этих клеток в донорские легкие, или может даже в легкие свиньи, откуда и были взяты донорские клетки для нашего исследования. Сложность заключается в том, как собрать все необходимые клетки и при этом сохранить структуру легкого нетронутой».

Посев клеток пациента в легочный каркас представляется необычайно сложной задачей, так как требует увеличения масштаба развития и роста клеток, что является очень дорогостоящим процессом. Кроме того, невероятно сложным видится процесс равномерного создания сразу нескольких различных типов дыхательных путей.

«Некоторые из этих клеток производят специальные реснички, которые очищают легкие от различных загрязнений. Задача состоит в том, чтобы созданные биоинженерным способом реснички имели правильную форму и направление. В противном случае они просто не будут работать», — продолжает Сноек.

«И если мы хотим добиться успеха в создании биоинженерных легких, мы обязательно должны научится производить эти реснички. Еще много работы впереди».

Однако открытие Сноека позволит в будущем не только искусственно создавать легкие, но и продвинуться в изучении различных легочных заболеваний, некоторые из которых даже сейчас очень сложно определить. Получив возможность создавать модели этих заболеваний и изучить на молекулярном уровне сможет привести ученых к созданию более эффективных лекарств против них.

«Одним из примеров является идиопатический легочный фиброз (или идиопатический фиброзирующий альвеолит), заболевание связанное с дисфункцией вышеупомянутого второго типа альвеолярно-эпителиальных клеток. Однако патогенез болезни до сих пор не изучен», — говорит Сноек.

«Эта болезнь ежегодно убивает 20 тысяч жителей США и в настоящий момент от нее нет никакого лечения. Единственным выходом становится трансплантация нового легкого, процедура имеющая большой процент смертности из-за связанных с нею проблем отторжения». Кроме этого, открытие Сноека позволит пролить больше света на малоизученный процесс развития легких и помочь в поиске лечения заболеваний, связанных с врожденными пороками легких и дыхательных путей, к которым например относятся трахеопищеводный свищ и артезия пищевода.

По прогнозам ученых потребуется от 5 до 10 лет для того, чтобы биоинженерия смогла выйти на нужный уровень, который позволит трансплантировать искусственно созданные легкие. Немаловажную роль в достижении этого результата является и финансирование. Сейчас Сноек сотрудничает с Департаментом биоинженерии и торакальной хирургии Колумбии. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Biotechnology, где также указано, что Медицинский центр при Колумбийском университете получил право патента данной технологии создания искусственных легких.

hi-news.ru


Рейтинг статьи:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Оставить комментарий
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчёркнутый текст Зачёркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: