Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Франциско сделали важное открытие в области регенеративной медицины, которое в будущем, надеются авторы, сможет помочь многим людям с серьезными заболеваниями печени.
Прямо в организме животных с циррозом ученые перепрограммировали поврежденные клетки печени в здоровые и работающие гепатоциты.
Печень - удивительный орган, который может сам восстанавливаться – здесь в легенде о Прометее говорится правда. Но восстановиться печень может, если повреждено не более 20% ее ткани.
Вообще, поражения печени встречаются очень часто. Первая стадия – это жировой гепатоз, когда клетки печени замещаются жировыми отложениями. Проблема на этой стадии хорошо решается, главное - убрать фактор, поражающий печень.
На следующей стадии, когда клетки печени замещаются миофибробластами и образуется хрящевая ткань (по сути, рубцы) – развивается цирроз печени, здоровье восстановить гораздо сложнее.
Если рубцовая ткань распространяется на большую часть или даже на весь орган, то часто, чтобы сохранить жизнь человеку, требуется пересадка печени. Очевидно, что органов для трансплантации хватает далеко не всем больным. К тому же, нередко происходят осложнения после тяжелой операции и отторжение трансплантата.
Поэтому ученые по всему миру занимаются разработкой новых методов лечения тяжелых поражений печени.
Вырастить печень в пробирке?
Одно из направлений связано с биоинженерными исследованиями, когда разрабатываются методы выращивания органов или тканей из собственных клеток пациента (для этого используются фибробласты – клетки кожи). Гепатоциты и кусочки ткани печени с помощью такого подхода уже научились выращивать.
Но самая большая проблема – как заставить прижиться эту ткань в организме. Поэтому пересадка выращенной в лаборатории печени – дело далекого будущего.
Действовать прямо в организме….
В своем нынешнем исследовании американские ученые решили пойти немного другим путем. С помощью перепрограммирования им удалось превратить клетки рубцовой ткани печени (миофибробласты) у мышей с циррозом в здоровые функциональные клетки печени гепатоциты прямо в организме животных. Это удалось сделать впервые.
Заразив миофибробласты вирусами
Вначале ученые выяснили, какие транскрипционные факторы необходимо использовать, чтобы включились нужные гены для превращения миофибробластов в гепатоциты. Оказалось, что их несколько. Затем встал вопрос доставки этих факторов в миофибробласты.
Вообще, доставка нужного генетического материала в клетку – задача, которую современная биология решать умеет. Для этого существует несколько способов.
Авторы нынешнего исследования использовали для этого аденовирусы. Для вирусов транспортировка своего генетического материала внутрь клетки является необходимой фазой жизненного цикла – они это хорошо умеют. А аденовирусы отличаются тем, что ассортимент клеточных типов, которые они заражают, довольно широк. Ученые выбрали именно те аденовирусы, которые поражают миофибробласты.
С помощью таких аденовирусов они и доставили нужные транскрипционные факторы в миофибробласты мышей. Так, запустился процесс перепрограммирования миофибробластов в гепатоциты.
Как говорят авторы, перепрограммировать удалось далеко не все миофибробласты, но количество полученных гепатоцитов было достаточным, чтобы обеспечивать нормальное функционирование печени.
«Одна из причин, почему нам удалось здесь добиться успеха, состоит в том, что печень - орган, в котором уже заложены механизмы регенерации, поэтому новым клеткам она «не удивляется» - не отторгает. Но, что нас поразило, и что является важным результатом нашего эксперимента – то, что гепатоциты, которые мы получили, сами делились, создавая новые здоровые кусочки ткани печени», - говорит ведущий автор исследования профессор Холджер Вилленбринг (Holger Willenbring).
О своих результатах авторы сообщают в свежем выпуске престижного научного журнала Cell Stem Cell.
