текст
Ученым удалось заставить стволовые клетки вырастить костную ткань
После процедуры с белком WISP-1 у мышей начали срастаться позвоночники.
Новое исследование выявило возможный способ манипулирования определенными стволовыми клетками для создания новой костной ткани. Их результаты могут значительно улучшить состояние людей с повреждениями скелета или остеопорозом.
Стволовые клетки – недифференцированные клетки, которые могут специализироваться и выполнять любую функцию. Многие недавние исследования были сосредоточены на том, как наилучшим образом использовать их в терапевтических целях. Ученые особенно заинтересованы в том, как манипулировать ими для создания новых тканей, которые могут успешно заменить поврежденные наборы клеток или те, которые больше не функционируют.
В новом исследовании доктор Аарон Джеймс и его команда изучили механизмы, которые позволяют периваскулярным стволовым клеткам, формировать новую костную ткань.
«Наши кости имеют ограниченный пул стволовых клеток, чтобы извлекать из них новые кости. Если бы мы могли уговорить эти клетки позаботиться о судьбе костных клеток и избавиться от жира, это было бы большим прогрессом в нашей способности содействовать здоровью и заживлению костей», – доктор Аарон Джеймс.
Исследователи провели свои исследования на мышах и клеточных культурах человека, и сообщают о своих выводах в журнале Scientific Reports.
Многообещающий белок
Предыдущие исследования предполагали, что конкретный сигнальный белок WISP-1 может управлять судьбой периваскулярных стволовых клеток, «сообщая» им, формировать жировую или костную ткань. В текущем исследовании ученые пытались доказать роль WISP-1 в определении судьбы стволовых клеток путем генетической модификации набора стволовых клеток человека, чтобы они не могли продуцировать этот белок.
Когда они сравнили активность генов в сконструированных стволовых клетках с активностью генов в клетках, которые все еще продуцировали WISP-1, исследователи подтвердили, что белок играет важную роль. В клетках без WISP-1 четыре из генов, ответственных за образование жира, имели на 50–200 процентов более высокий уровень активности, чем в клетках, продолжающих продуцировать WISP-1.
Это также указывало на то, что правильная дозировка этого сигнального белка может заставить стволовые клетки образовывать костную ткань вместо жировой ткани. Как и ожидалось, когда исследователи затем модифицировали стволовые клетки для увеличения продукции WISP-1, они заметили, что три из генов, стимулирующих рост костной ткани, стали в два раза активнее по сравнению с генами в стволовых клетках с нормальным уровнем сигнального белка.
В то же время активность генов, стимулирующих рост жировой ткани, таких как гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPARG), была на 42% ниже в стволовых клетках с усилением WISP-1, и это снижение происходило в пользу гены, определяющие рост костной ткани.
Вмешательство стволовых клеток
На следующем этапе исследования ученые использовали модель на крысах, чтобы определить, может ли WISP-1 повысить эффективность заживления кости при сращении позвоночника, что является медицинским вмешательством, требующим объединения двух или более позвонков (костей позвоночника) для формирования одной кости. Терапевтическое использование сращения позвоночника заключается в облегчении боли в спине или стабильности позвоночника в контексте различных состояний, влияющих на позвоночник, таких как сколиоз.
Обычно такая процедура требует огромного количества новых костных клеток, объясняет доктор Джеймс. «Если бы мы могли руководить созданием костных клеток в месте слияния, мы могли бы помочь пациентам быстрее восстановиться и снизить риск осложнений», – отмечает он.
В текущем исследовании вводили стволовые клетки человека с активным WISP-1, крысам между позвонками, которые должны были соединиться как часть процедуры слияния.
Через 4 недели доктор Джеймс и его команда обнаружили, что животные все еще демонстрируют высокий уровень WISP-1 в их тканях позвоночника. Более того, новая костная ткань уже формировалась в нужных местах, позволяя позвонкам становиться «сварными». У крыс, которые получили такое же хирургическое вмешательство, но без повышения WISP-1, не было никакого слияния позвонков в течение того же периода.
«Мы надеемся, что наши результаты будут способствовать развитию клеточной терапии, способствующей формированию кости после таких операций, как эта, и других травм и заболеваний скелета, как переломы костей и остеопороз», – заявил доктор Джеймс.
В будущем исследовательская группа также стремится выяснить, может ли снижение уровня WISP-1 в стволовых клетках привести к образованию жировой ткани, что может способствовать более быстрому заживлению ран.
Наука
Полина Агеева
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Фосфат из пищевых продуктов уменьшает физическую активность у людей
Астрономы доказали, что белые карлики затвердевают в кристаллы
