Ученые из Гарварда разработали новую теорию о том, как стволовые клетки решают, стать ли в процессе развития клетками печени или поджелудочной железы. Исследователи обнаружили, что судьба клетки определяется близлежащим присутствием простагландина E2, молекулы-мессенджера, наиболее известной своей ролью в воспалении и боли. Открытие, опубликованное в журнале Developmental Cell, потенциально может упростить создание клеток печени и поджелудочной железы как в лаборатории, так и для будущих методов клеточной терапии.
Вольфрам Гесслинг, доктор медицинских наук, и Триста Норт, доктор философии, главные преподаватели Гарвардского института стволовых клеток (HSCI), определили градиент простагландина E2 в области эмбрионов рыбок данио, где стволовые клетки дифференцируются во внутренние органы. Эксперименты, проведенные докторантом Сахаром Ниссимом, доктором медицины, доктором наук, в лаборатории Гесслинга, показали, что стволовые клетки, обреченные на печень или поджелудочную железу, имеют на своих мембранах специфические рецепторы, которые определяют количество присутствующего гормона простагландина E2 и заставляют клетку дифференцироваться в конкретный тип органа.
"Клетки, которые видят больше простагландина, становятся печенью, а клетки, которые видят меньше простагландина, становятся поджелудочной железой," сказал Гесслинг, доцент медицины Гарвардской медицинской школы в Бригаме и женской больнице и Институте рака Дана-Фарбер. "Это первый случай, когда о простагландине сообщается как о факторе, который может привести к этому переключению судьбы и, по сути, указать, какой тип личности будет иметь клетка."
Затем исследователи сотрудничали с лабораторией члена факультета ИСКЧ Ричарда Мааса, доктора медицины, доктора философии, директора отделения генетики Бригама и женской больницы, чтобы выяснить, имеет ли простагландин E2 аналогичную функцию у млекопитающих. Ричард Шервуд, доктор философии, бывший аспирант содиректора HSCI Дуга Мелтона, успешно научил стволовые клетки мыши превращаться в клетки печени или поджелудочной железы, подвергая их воздействию различных количеств гормона. Другие эксперименты показали, что простагландин E2 может также усиливать рост печени и регенерацию клеток печени.
Гесслинг и его партнер по исследованиям Норт, доцент кафедры патологии Гарвардской медицинской школы в больнице Бет Исраэль Дьяконесса, впервые заинтересовались простагландином E2 в 2005 году, когда были докторантами в лаборатории председателя Исполнительного комитета HSCI Леонарда Зона, доктора медицины. Это привлекло их внимание во время химического скрининга, в ходе которого эмбрионы рыбок данио подверглись воздействию 2500 известных лекарств, чтобы найти те, которые могут усилить популяции стволовых клеток крови. Простагландин E2 был самым успешным хитом – первая молекула, обнаруженная в любой системе, обладающая таким эффектом – и недавно успешно завершила клинические испытания фазы 1b в качестве терапевтического средства для улучшения трансплантации пуповинной крови.
"Простагландин может быть главным регулятором роста клеток в разных органах," Гесслинг сказал. "Он используется в пуповинной крови, как мы показали, он работает в печени, и кто знает, какие другие органы могут быть затронуты им."
Имея доказательства того, как простагландин E2 работает в печени, исследователи теперь хотят откалибровать, как его можно использовать в лаборатории, чтобы дать указание индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам – зрелым клеткам, которые были перепрограммированы в стеблевое состояние – стать печенью или поджелудочной железой. клетки. Ученые предсказывают, что такой протокол может принести пользу пациентам, которым необходимы клетки печени для трансплантации или которые получили травмы органов.