Ученые нашли белки, которые особенно значимы при развитии конечностей из клеток-предшественников, и проверили, как они влияют на недифференцированные клетки. Когда биологи добавили эти белки к растущим фибробластам, те начали развиваться так же, как и клетки развивающихся конечностей. Результаты смогут помочь в регенеративной терапии при ампутациях и травматических потерях конечностей. Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell.
Во всем мире около 60 миллионов людей потеряли одну или несколько конечностей. Такие пациенты часто получают протезы из синтетических материалов и металлических конструкций. Однако это не единственный способ лечения. Многие исследователи изучают процесс развития конечностей. В будущем это позволит улучшить регенеративную терапию и даст возможность человеку восстановить собственные ткани. В настоящее время распространенный способ получения клеток-предшественников конечностей — непосредственное получение их из эмбрионов. Однако работа с человеческими эмбрионами осложнена из-за этических факторов. В качестве альтернативы клетки можно создать с использованием стволовых клеток — недифференцированных клеток у взрослых людей, которые перепрограммируются в нужный тип ткани. Ученые предпринимают попытки создать клетки-предшественники конечностей из фибробластоподобных клеток.
Научная группа исследовала, какие гены экспрессируются в ранних зачатках конечностей у мышей и куриных эмбрионов. Они выявили 18 генов, в основном факторы транскрипции, которые более активно экспрессируются в ранних зачатках конечностей по сравнению с другими тканями. Ученые выращивали фибробласты из эмбрионов мышей и вводили эти 18 генов в фибробласты с помощью специальных носителей — вирусных векторов, чтобы клетки продуцировали эти 18 белковых факторов. Они обнаружили, что модифицированные фибробласты приобрели свойства и показали сходную экспрессию генов с естественными клетками-предшественниками конечностей, обнаруженными в зачатках конечностей.
По результатам исследования ученые выявили, что три белковых фактора особенно необходимы для перепрограммирования фибробластов мыши в клетки, подобные клеткам-предшественникам конечностей. К ним относятся белки Prdm16, Zbtb16 и Lin28a. Четвертый белок, Lin41, помог культивируемым клеткам-предшественникам конечностей расти и размножаться быстрее. Исследователи не только подтвердили, что перепрограммированные клетки-предшественники конечностей имели сходную экспрессию генов с естественными клетками-предшественниками конечностей, но также имели аналогичные свойства.
«Эти перепрограммированные клетки не только схожи на молекулярном уровне, но также мы подтвердили их потенциал для развития в специализированные ткани конечностей как в лабораторных условиях (in vitro), так и в живых организмах (in vivo)», — подчеркивает Юджи Ацута из Гарвардской медицинской школы.
В этих экспериментах исследователи использовали лентивирусы, которые встраивают гены непосредственно в геном инфицированных клеток, повышая риск того, что клетки могут стать раковыми. Команда планирует продолжать исследования и рассматривает другие, более безопасные векторы, такие как аденоассоциированные вирусы или плазмиды, которые доставляют гены в клетки, не встраивая гены в геном.
Автор: Анна Гуль.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
