Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики

В 2016 году ученые из Института Глэдстоуна, Калифорния, заставили соединительную ткань превратиться в бьющееся сердце и нейроны, воздействуя на клетки химическим путем.

Клетки сердца взрослого человека практически не делятся — именно поэтому смерть части клеток сердечной мышцы в результате инфаркта имеет такие серьезные последствия для здоровья. Кроме того, инфаркт оставляет рубцы, состоящие из соединительной ткани, которые мешают сердцу нормально биться. Поэтому ученые не перестают искать способы вылечить сердце. Но откуда взять новые клетки?

В марте мы писали о том, как американские ученые вырастили из клеток кожи пациента сердечную мышцу. Чем отличается эксперимент Института Глэдстоуна? Отсутствием сложных манипуляций с РНК. Используя «коктейль» из девяти органических соединений, команда биологов заставила клетки соединительной ткани (фибробласты) превратиться в новый строительный материал для сердца. Этот подход открывает перспективу однажды научиться лечить поврежденную сердечную ткань, используя только медикаменты.

Молекулярный Nan Cao, PhD, Gladstone Institutes

Сперва воздействуя одной комбинацией реагентов, фибробласты приводили в состояние, из которого они могут развиваться в клетки любой заданной ткани тела. Затем при помощи другого «коктейля» клеткам давался импульс для развития в качестве клеток сердечной мышечной ткани. Получившиеся клетки тщательно проверялись на соответствие всем параметрам, характерным именно для сердечной ткани — структуру органелл, реакцию на гормоны и на электрический разряд. Но самым очевидным показателем успеха стало то, что 97% новых клеток забились в унисон.

Клетки, полученные в ходе эксперимента, были пересажены в сердце мыши, перенесшей инфаркт миокарда, еще до того, как они полностью завершили свое развитие в качестве клеток сердечной мышцы — и процесс завершился внутри органа.

«Главная задача в лечении сердечных заболеваний — найти надежный способ выращивать новые клетки. Перепрограммирование собственных клеток пациента может оказаться самым безопасным и самым эффективным из таких способов», — считает один из авторов работы Дипак Шриштава.

Выращены из клеток соединительной ткани. Mingliang Zhang, PhD, Gladstone Institutes

Одновременно успехом завершился эксперимент по выращиванию нервных клеток по той же технологии. В ходе эксперимента на клетки кожи мышей воздействовали смесью девяти реагентов, часть которых совпадала с веществами, использованными в эксперименте с сердечной тканью. За десять дней в подопытных клетках полностью «выключились» участки генетического кода, отвечавшие за их функционирование в качестве клеток кожи, и «включились» участки кода, отвечающие за развитие нервной клетки.

Когда опытный материал был пересажен в мозг мышей, клетки продолжили свое развитие по трем разным направлениям — превратившись в нейроны, олигодендроциты и астроциты. На одной из стадий превращения клетки также проявили способность делиться, что может означать возможность их использования для лечения дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона.

Результаты эксперимента были опубликованы в журналах Science и Cell Stem Cell.