Нейрон, созданный в лаборатории профессора Су-Чунь Чжана в Университете Висконсин-Мэдисон, вырабатывает нейромедиатор дофамин. Он получен из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, источником которых были зрелые клетки кожи макак-резусов. Исследование профессора Чжана – доказательство того, что персонализированная медицина сможет однажды лечить болезнь Паркинсона. (Yan Liu and Su-Chun Zhang, Waisman Center, University of Wisconsin–Madison).
Впервые ученые пересадили нейральные клетки-предшественники, полученные из клеток кожи обезьян, в мозг этих же животных и наблюдали их дифференцировку в несколько типов зрелых нейральных клеток. Клетки выглядели совершенно нормально в течение шести месяцев, и обнаружить их можно было только потому, что они были помечены флуоресцентным белком.
Поскольку клетки были получены из дифференцированных клеток кожи именно тех обезьян, в мозг которых они впоследствии были пересажены, этот эксперимент является доказательством состоятельности концепции персонализированной медицины, в которой лечение разрабатывается индивидуально для каждого пациента.
Так как клетки кожи не были «чужой» тканью, ученые не наблюдали никаких признаков их иммунного отторжения – одной из основных проблем, возникающих при работе с клеточными трансплантатами.
«Глядя на такой мозг, вы не сможете сказать, что это трансплантат», - говорит руководитель исследования Су-Чунь Чжан, MD, PhD, профессор неврологии Университета Висконсин-Мэдисон. «Структурно мозг организма-хозяина выглядит как обычный мозг; трансплантат можно увидеть только под флуоресцентным микроскопом».
«Я впервые наблюдаю на обезьянах такую хорошую интеграцию пересаженных клеток, с такой минимальной реакцией. А через шесть месяцев не было даже заметно шрама», - комментирует результаты работы адъюнкт-профессор кафедры медицинской физики UW-Madison Марина Эмборг, MD, PhD, ведущий соавтор исследования.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs) открывают широкие перспективы развития персонализированной клеточной терапии. Ученые показали, что полученные из iPSCs аутологичные нейральные прогениторы выживают в течение 6 месяцев и дифференцируются в нейроны, астроциты и миелинизирующие олигодендроциты в мозге макак-резусов с искусственно индуцированной болезнью Паркинсона с минимальной воспалительной реакцией. Это открытие представляет собой большой шаг к персонализированной регенеративной терапии.
Клетки были имплантированы в мозг обезьян с искусственно индуцированными симптомами болезни Паркинсона с помощью самой современной хирургической процедуры, сопровождаемой МРТ-визуализацией. Причиной развития болезни Паркинсона является гибель небольшого количества нейронов, вырабатывающих сигнальное химическое вещество дофамин. Этим заболеванием только в США страдают около 1 млн. человек.
Трансплантированные клетки были получены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые, как и эмбриональные стволовые клетки, могут развиться практически в любую клетку организма.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки были перепрограммированы в нейральные клетки-предшественники. Находящиеся на промежуточной стадии дифференцировки прогениторные клетки в дальнейшем специализируются в нейроны, передающие нервные импульсы, или глиальные клетки, выполняющие множество необходимых для мозговой ткани функций. Этот завершающий этап дифференцировки происходил уже в мозге обезьян.
Профессор Чжан, первым в мире получивший нейральные клетки из эмбриональных, а затем и из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, считает, что одним из ключей к успеху был точный контроль над процессом дифференциации.
«Мы дифференцировали стволовые клетки только в нейральные клетки. Если бы пересаживаемая клеточная популяция была загрязнена ненервными клетками, ничего бы не получилось», - говорит ученый. «Получение клеток животного и их возвращение в новой форме тому же животному – первый шаг к персонализированной медицине. ...Теперь наша цель – двигаться вперед и понять, станет ли это реальным методом лечения этой ужасной болезни».
Профессор неврологии Школы медицины и здравоохранения Су-Чунь Чжан (стоит) разговаривает с сотрудниками своей лаборатории в Центре Вейсмана, готовящими культуры стволовых клеток.
Еще одним обнадеживающим знаком является отсутствие каких-либо признаков развития рака – вызывающего тревогу потенциального результата трансплантации стволовых клеток.
«Они выглядят нормально, и, кроме того, мы использовали антитела, помечающие быстро делящиеся клетки, такие как раковые, и мы не видим их связывания. Эти клетки стали нейронами с длинными аксонами, как мы и ожидали. Из них развились и олигодендроциты, помогающие строить изолирующие миелиновые оболочки нейронов, как это и должно быть. Это означает, что они созрели правильно и не являются злокачественными».
Эксперимент был задуман как доказательство принципа, продолжает профессор Чжан, возглавляющий группу, разрабатывающую пионерные методы использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в Центре Вейсмана UW-Madison. В мозг животных было пересажено небольшое количество клеток – недостаточное для восполнения естественной популяции дофамин-продуцирующих нейронов, – и клиническая картина заболевания у макак не изменилась.
Несмотря на перспективность метода трансплантации клеток, до его клинического применения еще очень далеко, добавляет профессор Чжан. «К сожалению, этот метод не может быть использован для помощи пациентам, пока не будут получены ответы на ряд вопросов: может ли такая трансплантация смягчить симптомы заболевания? Насколько она безопасна? Шесть месяцев – недостаточный срок… А каковы побочные эффекты? Можно смягчить некоторые симптомы, но если это приведет к чему-то еще, значит, мы не решили проблему».
«Это действительно первая трансплантация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток обезьян тому же животному, и не только в головной мозг», - подводит итог профессор Чжан. «Я не слышал, чтобы кто-то пересадил перепрограммированные ИПСК в кровь, поджелудочную железу или куда-либо еще той же обезьяне. Это исследование дает надежду на развитие персонализированной регенеративной медицины».
Источник: LifeSciencesToday
