Ученые из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) добились большого успеха: полученные ими человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки успешно восстанавливают поврежденную сосудистую ткань сетчатки глаза мышей. Эти стволовые клетки, полученные из человеческой пуповинной крови и возвращенные в состояние, близкое к состоянию эмбриональных стволовых клеток, были созданы без традиционного использования вирусов, которые могут мутировать гены и инициировать развитие онкологических заболеваний.

Более безопасный метод американских исследователей пользуется широкой поддержкой среди ученых и прокладывает путь к созданию банка полученных из пуповинной крови индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), необходимых для дальнейших научных исследований в области регенеративной медицины.

В статье, опубликованной в журнале Circulation, специалист в области стволовых клеток биолог Элиас Замбидис (Elias Zambidis), MD, PhD, и его коллеги описывают лабораторные эксперименты с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, созданными безвирусным методом, разработанным доктором Замбидисом в 2011 году.

«Мы начали со стволовых клеток, взятых из пуповинной крови, которые несут меньше приобретенных мутаций и обладают меньшей, если обладают таковой вообще, эпигенетической памятью, накапливающейся в клетках с течением времени», – объясняет доктор Замбидис, адъюнкт-профессор кафедры онкологии и педиатрии в Институте клеточной инженерии Джонса Хопкинса (Johns Hopkins Institute for Cell Engineering) и в Онкологическом центре Киммела (Kimmel Cancer Center).

Ученые вернули эти клетки в состояние, в котором они находились, когда были частью шестидневных эмбрионов. Для доставки в них пакета генов, включающих процессы, возвращающие их в стволовое состояние, доктор Замбидис использовал плазмиды – быстро реплицирующиеся и разрушающиеся в клетке кольца ДНК.

Затем из популяций вновь полученных ИПСК были выделены мультипотентные стволовые клетки сосудов – сосудистые прогениторы, или клетки-предшественники, – способные создавать богатую кровеносными сосудами ткань, необходимую для восстановления сетчатки и других тканей. Эти клетки определялись по присутствию на их поверхности белков CD31 и CD146. По утверждению доктора Замбидиса, им удалось выделить в два раза больше высокофункциональных сосудистых прогениторов по сравнению с ИПСК, полученными с помощью других методов, и, что еще более важно, эти клетки хорошо интегрировались в функционирующие кровеносные сосуды поврежденной мышиной сетчатки.

В сотрудничестве со специалистами из Глазного института Вилмера (Wilmer Eye Institute) ученые ввели вновь полученные сосудистые прогениторы мышам с ишемической ретинопатией – поражением светочувствительной части глаза. Клетки инъецировались в глаз, синусовую пазуху возле глаза или в хвостовую вену. Получив снимки сетчатки, исследователи увидели, что сосудистые прогениторы, независимо от места введения, привились и восстановили структуры кровеносных сосудов.

«Кровеносные сосуды расширились, как воздушный шарик, везде, где привились ИПСК», – комментирует доктор Замбидис.

В восстановлении поврежденной сетчатки, по его мнению, полученные из пуповинной крови ИПСК очень хорошо выдерживают сравнение с ИПСК, полученными из эмбрионов.

Восстановление кровеносных сосудов сетчатки. Белая стрелка указывает на выделенные из популяции ИПСК сосудистые
клетки-предшественники, встраивающиеся в поврежденный сосуд и восстанавливающие его.
(Фото: Imran Bhutto, Johns Hopkins Wilmer Eye Institute)

В ближайшем будущем ученые планируют провести дополнительные эксперименты со своими васкулярными клетками-предшественниками на крысах с моделью диабета, состояние сосудов которых ближе к состоянию поврежденных сосудов сетчатки человека, чем в мышиной модели, использованной в данном исследовании.

Доктор Замбидис часто делится своими полученными из пуповинной крови ИПСК с другими учеными, и количество таких запросов постоянно растет.

«Распространенное мнение, что лечение ИПСК должно проводиться строго персонализировано, возможно, не совсем верно», – считает ученый, приводя в пример недавний успех трансплантации костного мозга, когда между донором и реципиентом наблюдалась лишь частичная генетическая совместимость.

«Поддержка проекта создания большого банка ИПСК, к которому имели бы доступ ученые всего мира, растет», – продолжает Замбидис, хотя для такого большого дела необходимы значительные ресурсы и пристальный контроль над качеством.

Однако, по его словам, создавая банк стволовых клеток, полученных из образцов пуповинной крови из японских банков крови, японские ученые во главе с пионером изучения стволовых клеток лауреатом Нобелевской премии Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) занимаются именно этим.

Оригинальная статья

Vascular Progenitors from Cord Blood-Derived iPSC Possess Augmented Capacity for Regenerating Ischemic Retinal Vasculature