По мере того как стволовые клетки продолжают свой постепенный переход из лаборатории в клинику, исследовательская группа из Университета Висконсин-Мэдисон обнаружила новый способ получения больших концентраций клеток скелетных мышц и предшественников мышц из стволовых клеток человека.
Новый метод, описанный в журнале Stem Cells Translational Medicine, можно использовать для создания большого количества мышечных клеток и мышечных предшественников непосредственно из плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти стволовые клетки, такие как эмбриональные (ES) или индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки, могут быть превращены практически в любую взрослую клетку в организме.
Адаптируя метод, который ранее использовался для создания клеток мозга, Масатоши Судзуки, доцент кафедры сравнительных биологических наук в Школе ветеринарной медицины, направил эти универсальные стволовые клетки, чтобы они стали как взрослыми мышечными клетками, так и мышечными предшественниками.
Важно отметить, что новый метод выращивает плюрипотентные стволовые клетки в виде плавающих сфер в высоких концентрациях двух факторов роста, фактора роста фибробластов-2 и фактора роста эпидермиса. Эти факторы роста "побуждать" стволовые клетки превращаются в мышечные клетки.
"Исследователи искали простой способ эффективно дифференцировать стволовые клетки в мышечные клетки, который был бы допустим в клинике," говорит Сузуки. Новизна этого метода заключается в том, что он генерирует большее количество мышечных стволовых клеток без использования генетической модификации, которая требуется для существующих методов создания мышечных клеток.
"Многие другие протоколы использовались для увеличения количества клеток, которые участвуют в мышечной судьбе," говорит соавтор Джонатан Ван Дайк, научный сотрудник лаборатории Сузуки. "Но что интересно в новом протоколе, так это то, что мы избегаем некоторых методов, которые запрещали бы клиническое применение. Мы думаем, что этот новый метод имеет большие перспективы для облегчения человеческих страданий."
В прошлом году Судзуки продемонстрировал, что трансплантация другого типа стволовых клеток человека несколько улучшает выживаемость и мышечную функцию у крыс, моделирующих боковой амиотрофический склероз (БАС). БАС, также известный как болезнь Лу Герига, разрушает нервы и вызывает потерю мышечного контроля. Мышечные предшественники, созданные с помощью нового метода Судзуки, потенциально могут играть аналогичную роль, но с усиленным эффектом.
Новый метод также может быть использован для выращивания мышечных клеток из iPS-клеток пациентов с нервно-мышечными заболеваниями, такими как БАС, спинальная мышечная атрофия и мышечная дистрофия. Таким образом, этот метод может производить взрослые мышечные клетки в блюде, которые несут генетические заболевания. Эти клетки затем можно было бы использовать в качестве инструмента для изучения этих заболеваний и скрининга потенциальных лекарственных соединений, – говорит Сузуки. "Наш протокол может работать по-разному, поэтому мы надеемся предоставить ресурс для людей, изучающих конкретные нервно-мышечные заболевания в лаборатории."
Новый протокол обладает рядом преимуществ. Во-первых, клетки выращивают в определенных добавках без продуктов животного происхождения, таких как бычья сыворотка, что повышает клиническую безопасность для мышечных стволовых клеток. Во-вторых, при выращивании в виде сфер клетки растут быстрее, чем при использовании предыдущих методов. В-третьих, от 40 до 60 процентов клеток, выращенных с использованием этого процесса, являются мышечными клетками или мышечными предшественниками, что является высокой долей по сравнению с традиционными негенетическими методами создания мышечных клеток из человеческих ES- и iPS-клеток.
Судзуки и его группа надеются, что, продолжая манипулировать химической средой сфер стволовых клеток, они могут увеличить это число, что еще больше облегчит путь к лечению человека.