Демиелинизация при рассеянном склерозе. В окрашенной по CD68 ткани видны несколько макрофагов в зоне поражения. Масштаб 1:1000.

Ученые Исследовательского института Скриппса, Университета штата Юта и Калифорнийского университета в Ирвине трансплантировали человеческие стволовые клетки в спинной мозг мышей с заболеванием, близким к рассеянному склерозу человека. В результате животные снова смогли ходить и даже бегать. Важно отметить, что мыши выздоровели после того, как их организм отторг человеческие стволовые клетки.

«Когда мы пересадили парализованным мышам человеческие клетки, они встали и начали ходить спустя пару недель и полностью выздоровели в течение нескольких месяцев», - говорит о результатах исследования его соруководитель профессор нейробиологии TSRI Джин Лоринг.

Другой соруководитель работы профессор патологии Университета штата Юта иммунолог Томас Лейн, утверждает, что никогда не видел ничего подобного.

«Мы изучали стволовые клетки мышей в течение длительного времени, но никогда не видели клинического улучшения, произошедшего при использовании человеческих клеток, предоставленных нам лабораторией доктора Лоринг», - комментирует доктор Лейн.

Практически полное выздоровление мышей, о котором сообщается в раннем онлайн издании журнала Stem Cell Reports, может стать основой для разработки новых методов лечения рассеянного склероза у людей.

Профессор нейробиологии TSRI Джин Лоринг.

«Это большой шаг вперед в разработке новых методов лечения для остановки прогрессирования этого заболевания и стимуляции восстановления больных рассеянным склерозом», - считает соавтор исследования Крейг Волш, иммунолог из UC Irvine.

Рассеянный склероз – аутоиммунное заболевание головного и спинного мозга, которым страдает более полумиллиона людей в Северной Америке и Европе и более двух миллионов по всему миру. При рассеянном склерозе иммунные клетки, известные как Т-клетки, вторгаются в спинной и головной мозг, вызывая воспаление и, в конечном счете, потерю изолирующей оболочки нервных волокон, образованной миелином. Пораженные нервные волокна теряют способность эффективно передавать электрические сигналы, и в конечном итоге это может привести к таким симптомам, как слабость конечностей, онемение и покалывание, усталость, невнятная речь, проблемы со зрением и памятью, депрессия.

1) Рассеянный склероз нарушает функции нервов, повреждая миелин – окружающий их изолирующий слой. У мышей с этим заболеванием нарушена моторика. 2) Человеческие нейральные стволовые клетки, введенные мышам с рассеянным склерозом, стимулируют собственные клетки животных и устраняют повреждение нервов. 3) Функции нервных клеток восстановлены. Мыши могут ходить и бегать.  

Современные фармакологические средства, такие как интерферон бета, направлены на подавление иммунной атаки, лишающей нервные волокна миелина. Но их эффективность ограничена, а отрицательные побочные эффекты часто существенны. Группа профессора Лоринг искала другой способ лечения рассеянного склероза – с использованием человеческих плюрипотентных стволовых клеток, обладающих потенциалом дифференциации в любой из типов клеток организма.

Группа Лоринг сосредоточила свое внимание на дифференциации человеческих стволовых клеток в нейральные клетки-предшественники – промежуточный тип клеток, которые в конечном итоге могут развиться в нейроны и другие виды клеток нервной системы. В сотрудничестве с группой профессора Лейна профессор Лоринг и ее коллеги тестировали эффекты трансплантации человеческих нейральных клеток-предшественников в спинной мозг мышей, инфицированных вирусом, вызывающим симптомы рассеянного склероза.

Изменения, наблюдаемые в состоянии почти полностью парализованных мышей после введения в их пораженный спинной мозг человеческих нейральных клеток-предшественников, были просто разительны.

«Том позвонил мне и сказал: «Вы не поверите»», - рассказывает профессор Лоринг. «Он прислал мне видео, на котором были мыши, бегающие по клеткам. «Вы уверены, что это те же самые мыши?», - спросила я».

Профессор патологии Университета штата Юта Томас Лейн.

Еще более удивительным было то, что животные сохранили способность двигаться даже после того, как человеческие клетки были отторгнуты их организмом, что произошло примерно через неделю после трансплантации. Это говорит о том, что человеческие стволовые клетки секретировали белок или белки, обладающие способностью длительно предотвращать или препятствовать прогрессированию рассеянного склероза у мышей, говорит Рон Коулман, аспирант профессора Лоринг, первый автор статьи.

«После того как человеческими стволовыми клетками выставлены первые кости домино, клетки могут быть удалены, а процесс будет продолжаться, потому что они инициировали каскад событий», - проводит аналогию доктор Коулман.

В новом исследовании ученые показали, что пересаженные человеческие стволовые клетки стали триггером образования белых кровяных клеток, известных как регуляторные Т-клетки, отвечающих за подавление аутоиммунной реакции в конце воспаления. Кроме того, трансплантированные клетки высвобождали белки, сигнализирующие собственным клеткам организма мышей о необходимости ремиелинизации нервных волокон, лишенных своих защитных оболочек.

Получение линии человеческих нейральных клеток-предшественников, использованной для лечения мышей, можно считать счастливым случаем. При получении из человеческих стволовых клеток нейральных клеток-предшественников доктор Коулман использовал традиционную методику, но решил несколько отойти от стандартного протокола. В частности, он перенес развивающиеся клетки в другую чашку Петри.

В верхнем ряду показаны стволовые клетки, трансплантированные в спинной мозг мыши. В нижнем ряду – крупным планом стволовые клетки (коричневые). Спустя 7 дней после трансплантации стволовые клетки не обнаруживаются. За этот короткий период времени стволовые клетки послали химические сигналы собственным клеткам организма мыши, что позволило им устранить повреждения нервов, вызванные рассеянным склерозом.

«Я хотел, чтобы все клетки обладали аналогичными свойствами, а если я не переносил их, они выглядели очень по-разному», - рассказывает доктор Коулман, для которого стимулом к изучению рассеянного склероза стала смерть от этого заболевания его матери. Этот шаг, называемый пассажем, оказался ключевым. «Получается, что пассаж изменяет типы экспрессируемых клетками белков».

Рон Коулман.

Профессор Лоринг назвала получение успешной клеточной линии нейральных предшественников «счастливой случайностью». «Если бы мы использовали традиционные методики получения клеток, они бы не работали», - объясняет она. «Теперь мы это показали. Существует с десяток различных способов получения нейральных клеток-предшественников, но на сегодня работает только этот. Теперь мы знаем, что невероятно важно всегда получать клетки одним и тем же способом».

Сейчас ученые работают над идентификацией специфических белков, секретируемых их уникальной линией человеческих клеток-предшественников. Одним из перспективных кандидатов является семейство белков, известных как трансформирующие факторы роста бета (transforming growth factors beta), или TGF-β, которые, как показали другие исследования, участвуют в образовании регуляторных Т-клеток. Эксперименты продемонстрировали, что, находясь в спинном мозге больных мышей, человеческие нейральные клетки-предшественники секретируют белки TGF-β1 и TGF-β2. Тем не менее, вполне вероятно, что в исцеление мышей могут быть вовлечены и другие, пока неизвестные, белковые факторы.

Если исследователям удастся определить, какие секретируемые нейральными клетками-предшественниками белки отвечают за выздоровление животных, станет возможным разработать методы лечения рассеянного склероза, не связанные с использованием человеческих стволовых клеток.

«Как только мы определим ответственные за исцеление факторы, мы сможем сделать из них лекарственный препарат», - поясняет профессор Лейн. Другая возможность, по словам профессора Лоринг, может состоять в том, чтобы вводить эти способствующие исцелению белковые факторы в спинной мозг пациентов с рассеянным склерозом.

Более глубокое понимание того, чем обусловлена эффективность человеческих нейральных клеток-предшественников в излечении мышей, будет ключом к разработке любого из этих методов лечения людей.

«Теперь мы вышли на след того, что эти клетки делают и как они работают», - заключает профессор Лоринг.

Источник: LifeSciencesToday