Правильная функция кровеносных сосудов имеет важное значение для жизни: кровеносные сосуды отвечают за транспортировку богатых кислородом красных кровяных телец, питательных веществ и иммунных клеток по всему телу, и это лишь некоторые функции. Соответственно, дефекты кровеносных сосудов могут привести к множеству опасных для жизни заболеваний. Стволовые клетки, которые представляют собой недифференцированные клетки, которые могут генерировать новые ткани, имеют значительный потенциал в регенеративной медицине и лечении различных заболеваний. В кровеносных сосудах существование резидентных в ткани стволовых клеток активно обсуждается. Исследовательская группа из Университета Осаки, возможно, теперь обнаружила неуловимые стволовые клетки, предоставив доказательства того, что взрослые эндотелиальные стволовые клетки сосудов (VESC) способны генерировать полностью функциональные кровеносные сосуды.
Исследовательская группа ранее определила популяцию эндотелиальных клеток (ЭК), изолированных от самого внутреннего слоя кровеносных сосудов, со свойствами, напоминающими свойства стволовых клеток. Клетки были фактически изолированы с помощью функционального анализа, поэтому команда была заинтересована в поиске молекулярных маркеров, которые конкретно определяют эндотелиальные стволовые клетки. Об исследовании сообщалось в Cell Stem Cell.
"Наш подход заключался в поиске белка клеточной поверхности, который высоко экспрессируется в эндотелиальной стволоподобной популяции, но не в других ЭК," объясняет Нобуюки Такакура, который руководил этим исследованием. "Как только мы нашли четкий стволовой маркер ЭК, мы смогли отсортировать клетки на основе белков, экспрессируемых на их поверхности. Теоретически это позволило бы выделить гомогенный пул эндотелиальных стволовых клеток-кандидатов."
Исследователи обнаружили очень распространенный гликопротеин CD157, экспрессирующийся в небольшой части популяции ЭК. После выделения только ЭК, экспрессирующих CD157, они решили определить, действительно ли они являются VESC. Ключевой характеристикой стволовых клеток является их способность к самовосстановлению, поэтому они предположили, что CD157-положительные ЭК могут образовывать новые кровеносные сосуды. Команда проверила эту идею, экспериментально травмировав мышей, повредив кровеносные сосуды, снабжающие кровью печень, и введя им CD157-положительные ЭК, выделенные из печени.
"Результаты были больше, чем мы могли надеяться," Такакура добавляет. "Через месяц после трансплантации клетки, обогащенные CD157, образовали полностью функциональные воротные вены, воротные венулы, синусоиды, печеночные венулы и артерии – по сути, все типы кровеносных сосудов, обнаруженные в здоровой печени. Нас очень воодушевил результат, поэтому мы ввели мышам только по одной клетке. Частота успеха была меньше, но даже одной клетки было достаточно, чтобы восстановить их кровеносные сосуды."
Помимо восстановления поврежденной ткани, стволовые клетки имеют решающее значение для поддержания здоровья ткани. В качестве дополнительного подтверждения того, что они обнаружили VESC, команда использовала флуоресцентный репортер, чтобы проследить судьбу этих клеток у здоровых мышей. Год спустя клетки продолжали пополнять нормальную ткань кровеносных сосудов в печени – именно то, что можно было ожидать от функционирования естественных стволовых клеток.
После успешных экспериментов по восстановлению печени команда стремилась определить, насколько универсальными могут быть клетки в лечении других заболеваний, связанных с кровеносными сосудами. Гемофилия A, редкое нарушение свертываемости крови, при котором кровь не может свертываться должным образом, вызвана генетической мутацией, которая не позволяет кровеносным сосудам печени вырабатывать фактор свертывания VIII (FVIII). Когда VESC, собранные у здоровых мышей, вводили мышам с гемофилией A, клетки начали генерировать новые кровеносные сосуды печени – и уровень FVIII в крови резко вырос с менее 1 процента от нормы до более 60 процентов.
Примечательно, что терапевтический потенциал этих клеток не ограничивается дефектами печени. Исследователи также использовали VESC из мышечной ткани для лечения ишемии конечностей у мышей, когда недостаток насыщенной кислородом крови может привести к повреждению тканей и некрозу стопы. Исследование потенциально представляет собой поворотный момент в клеточной терапии заболеваний кровеносных сосудов.
"Наши результаты показывают, что CD157-положительные стволовые эндотелиальные клетки сосудов дают начало иерархии типов клеток, которые могут восстанавливать повреждение сосудов и поддерживать нормальную архитектуру кровеносных сосудов," Такакура говорит. "Мы считаем, что эти результаты представляют собой совершенно новый взгляд на то, как формируются кровеносные сосуды, и, в конечном итоге, как стволовые клетки могут быть использованы для лечения заболеваний, связанных с нарушением функции кровеносных сосудов."