Кровеносные сосуды из фибробластов
Малые молекулы вместо вирусных векторов
Исследователи из медицинского центра Houston Methodist, в сотрудничестве с коллегами из Стэнфордского университета и детской клиники Цинциннати, разработали метод превращения фибробластов в клетки эндотелия, выстилающего внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. (Фибробласты – это клетки, в больших количествах содержащиеся во многих тканях тела человека и формирующие рубцы в зонах повреждений.)
Это превращение удавалось совершить и другим группам исследователей, однако все более ранние методы подразумевали применение вирусных частиц. Роль вирусных частиц (векторов) заключалась в доставке в клетки-мишени ДНК, содержащей гены факторов транскрипции, под действием которых экспрессия генов изменялась таким образом, что клетки приобретали свойства эндотелиальных.
По словам руководителя исследования доктора Джона Кука (John Cooke), этот подход связан с рядом проблем. Он очень сложен в исполнении, а использование вирусных векторов подразумевает вероятность повреждения хромосом клетки-мишени.
Предложенный авторами новый метод не только более прост технически, но и более безопасен за счет замены вирусных векторов малыми молекулами. На первом этапе фибробласты подвергаются воздействию небольших сегментов двухцепочечной РНК, известной как поли-I:C (полиинозиновая:полицитидиновая кислота), связывающейся с экспрессирующимися на их поверхности TLR3 (toll-подобными рецепторами-3). Это запускает в клетках реакцию, в обычных условиях развивающуюся в ответ на воздействие вируса. В одной из более ранних работ авторы продемонстрировали, что именно этот механизм является наиболее важным шагом в процессе репрограммирования фибробластов в клетки других типов.
После обработки поли-I:C в ядрах фибробластов происходит реорганизация хроматина, обеспечивающая возможность активации экспрессии ранее заблокированных генов. Поэтому последующее воздействие факторов, направляющих дифференцировку незрелых клеток в эндотелиальные клетки, в том числе фактор роста сосудистого эндотелия (VEGF), позволяет добиться желаемого результата.
Фибробласты (слева, ядра окрашены голубым) превращаются в клетки эндотелия кровеносных сосудов под действием малых молекул и факторов роста. Доказательства трансформации представлены на правом изображении, где красная окраска означает присутствие специфичного для клеток кровеносных сосудов белка CD31.
Авторы заявляют, что применение описанного подхода обеспечило превращение 2% обработанных фибробластов в эндотелиоциты. Этот показатель сопоставим с результатами, полученными другими исследовательскими группами при использовании вирусных векторов и других методов генной терапии. Однако доктор Кук уверяет, что предварительные, еще не опубликованные, результаты свидетельствуют о возможности увеличения количества трансформирующихся клеток до 15%.
В рамках второй части работы трансформированные с помощью нового метода человеческие клетки ввели иммунодефицитным мышам с нарушениями притока крови в задние конечности. Через некоторое время у животных было зафиксировано появление новых функционирующих кровеносных сосудов, сформированных человеческими клетками, и улучшение кровоснабжения конечностей.
Авторы считают, что модификации предложенного ими подхода можно использовать для получения различных типов клеток, представляющих интерес с точки зрения регенеративной медицины. Они также отмечают, что до внедрения этого метода в клиническую практику необходимо проведение тщательно спланированных экспериментов на животных.
В ближайшем будущем они планируют проанализировать возможность применения полученных из фибробластов эндотелиоцитов для ускорения заживления ишемических повреждений ткани за счет улучшения кровоснабжения в пораженном участке.
Статья Nazish Sayed et al. Transdifferentiation of Human Fibroblasts to Endothelial Cells: Role of Innate Immunity опубликована в журнале Circulation.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Houston Methodist:
Reprogrammed cells grow into new blood vessels.
18.11.2014