Ученые, занимающиеся стволовыми клетками, одержали то, что сначала показалось легкой победой регенеративной медицине, когда они открыли мезенхимальные стволовые клетки несколько десятилетий назад. Эти клетки, обнаруженные в костном мозге, могут давать начало костной, жировой и мышечной ткани и использовались в сотнях клинических испытаний для восстановления тканей. К сожалению, результаты этих испытаний были неутешительными. Одна из проблем заключается в том, что эти стволовые клетки не задерживаются в организме достаточно долго, чтобы принести пользу пациенту.
Но ученые Гарвардского института стволовых клеток (HSCI) в Бостонской детской больнице не готовы сдаваться. Группа исследователей под руководством доктора философии Хуана Мелеро-Мартина недавно обнаружила, что трансплантация мезенхимальных стволовых клеток вместе с клетками, образующими кровеносные сосуды, естественным образом находящимися в кровотоке, улучшает результаты. Такая совместная трансплантация позволяет поддерживать жизнь мезенхимальных стволовых клеток у мышей дольше после приживления трансплантата, до нескольких недель по сравнению с часами без совместной трансплантации. Такое повышение выживаемости дает мезенхимальным стволовым клеткам достаточно времени, чтобы продемонстрировать свой полный регенеративный потенциал, создавая новую костную или жировую ткань в теле мыши-реципиента. Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Мы очень быстро теряем мезенхимальные стволовые клетки, когда трансплантируем их в организм, отчасти потому, что мы не даем им то, что им нужно," сказал Мелеро-Мартин, член факультета ИСКЧ и доцент кафедры хирургии Бостонской детской больницы Гарвардской медицинской школы.
"В организме эти клетки сидят очень близко к капиллярам, постоянно получая от них сигналы, и хотя эта связь нарушается, когда мы изолируем мезенхимальные стволовые клетки в лабораторной посуде, они кажутся нормальными, потому что мы научились их кормить," он сказал. "Но когда вы помещаете мезенхимальные стволовые клетки обратно в организм, наступает период времени, когда они не будут иметь такой близости к капиллярным клеткам, и они начнут умирать; поэтому включение этих клеток, образующих кровеносные сосуды, с самого начала трансплантации имело большое значение."
Исследование Мелеро-Мартина имеет непосредственное трансляционное значение, поскольку в текущих клинических испытаниях мезенхимы не используется процедура совместной трансплантации. Он уже сотрудничает с коллегами-хирургами из Бостонской детской больницы, чтобы увидеть, может ли его открытие помочь улучшить жировые и костные трансплантаты. Однако предоставление пациентам двух разных типов клеток вместо одного потребует больше времени и экспериментов для определения безопасности и эффективности. Melero-Martin стремится идентифицировать специфические сигналы, которые мезенхимальные стволовые клетки получают от клеток, формирующих кровеносные сосуды, чтобы иметь возможность имитировать сигналы без самих клеток.
"Несмотря на то, что мезенхимальные стволовые клетки существуют уже некоторое время, я думаю, что до сих пор не хватает фундаментальных знаний о связи между ними и другими клетками организма," он сказал. "Моя лаборатория заинтересована в том, чтобы выйти даже за рамки того, что мы обнаружили, чтобы попытаться понять, различаются ли эти межклеточные сигналы в каждой ткани тела, и научиться обучать как формирующие кровеносные сосуды, так и мезенхимальные стволовые клетки для координации тканей. специфические регенеративные реакции."
Другие исследователи Гарвардского института стволовых клеток изучают мезенхимальные стволовые клетки в качестве биоинженерных инструментов для доставки терапевтических средств, что возможно благодаря уникальной способности данного типа клеток не вызывать иммунный ответ. Джеффри Карп, доктор философии из Бригама и женской больницы, разработал несколько методов превращения этих клеток в средства доставки лекарств, чтобы после трансплантации они могли, например, оттачивать опухшие ткани и выделять противовоспалительные соединения. А Халид Шах, доктор философии, из Массачусетской больницы общего профиля, разработал гель, который удерживает мезенхимальные стволовые клетки на месте, чтобы они могли подвергать опухоли мозга воздействию вирусов герпеса, убивающих рак.
"Многие из этих приложений не имеют реальной прямой связи с предполагаемой функцией клеток-предшественников мезенхимальных стволовых клеток," Мелеро-Мартин сказал. "В нашем исследовании мы вернулись к коллективному стремлению использовать эти клетки как способ регенерации тканей, и мы не можем сказать, как это влияет на другие варианты использования, предлагаемые людьми."