Ученые Гарвардского института стволовых клеток в Бостонской детской больнице получили новые доказательства на мышах, что можно вылечить хронически больную печень, заставив зрелые клетки печени вернуться в состояние, подобное стволовым.
Исследователи, возглавляемые доктором философии Фернандо Камарго, сделали это открытие, исследуя, влияет ли биохимический каскад под названием Hippo, который контролирует размер печени, на судьбу клеток. Неожиданный ответ, опубликованный в журнале Cell, заключается в том, что отключение пути передачи сигналов Hippo в зрелых клетках печени приводит к очень высокой скорости дедифференцировки. Это означает, что клетки поворачивают время вспять, чтобы снова стать подобными стволовым клеткам, что позволяет им дать начало функциональным клеткам-предшественникам, которые могут регенерировать больную печень.
Печень была моделью регенерации на протяжении десятилетий, и хорошо известно, что зрелые клетки печени могут дублироваться в ответ на травму. Даже если три четверти печени будут удалены хирургическим путем, одно только дупликация может вернуть органу его нормальную функциональную массу. Это новое исследование показывает, что существует второй способ регенерации, который может восстанавливать менее радикальные, но более постоянные повреждения печени, и опровергает давнюю теорию о том, что в печени есть пул стволовых клеток, ожидающих активации.
"Я думаю, что это исследование подчеркивает огромную пластичность зрелых клеток печени," – сказал Камарго, доцент Гарвардского отделения стволовых клеток и регенеративной биологии, работающий в программе стволовых клеток Бостонской детской больницы. "Дело не в том, что у вас очень маленькая популяция клеток, которые могут быть задействованы в травме; почти 80 процентов гепатоцитов [клеток печени] могут претерпевать такое изменение клеточной судьбы."
Большая часть работы по анализу биологии этих изменений и установлению того, что дедифферентные клетки являются функциональными предшественниками, была проведена первыми соавторами статьи о Cell Дином Йимламаи, доктором медицины, и Константиной Христодулу, доктором философии, из Бостонской детской больницы.
Следующим шагом, по словам Камарго, будет выяснение того, как изменяется активность Гиппопотама в клетках, пораженных хроническим повреждением печени или такими заболеваниями, как гепатит. В долгосрочной перспективе эта работа может привести к созданию лекарств, которые манипулируют активностью гиппопотама зрелых клеток печени внутри пациентов, чтобы стимулировать дедифференцировку и ускорять заживление.
Также можно было бы контролировать передачу сигналов Hippo, чтобы вырастить бесчисленное количество клеток-предшественников печени в лабораторной посуде для трансплантации, что команда Камарго преследовала в статье Cell, используя мышей, рожденных с генетическим заболеванием печени. Они культивировали здоровые клетки-предшественники печени и трансплантировали их больным мышам. В течение трех или четырех месяцев трансплантированные клетки печени прижились, и состояние животных улучшилось.
"Люди пытались использовать трансплантацию клеток печени для лечения метаболических заболеваний с начала 90-х годов, но из-за источника клеток – выброшенной печени – они не увенчались успехом," Камарго сказал. "Имея этот неограниченный источник клеток от пациента, мы думаем, что, возможно, пришло время снова подумать о трансплантации гепатоцитов или клеток-предшественников в контексте генетических нарушений печени."
Наблюдение за тем, что зрелые клетки печени дедифференцируются, было сделано после ряда связанных исследований, опубликованных в прошлом году исследователями из Гарварда, показывающих, что зрелые клетки в нескольких различных внутренних органах, включая почки, надпочечники и легкие, более пластичны, чем мы когда-то предполагали.
"Я думаю, что, возможно, это то, что люди упустили из виду, потому что эта область была настолько сосредоточена на стволовых клетках," сказал Камарго, также главный преподаватель Гарвардского института стволовых клеток. "Но я думаю, что суть в том, что клетки нашего тела пластичны, и понимание путей, лежащих в основе этой пластичности, может быть еще одним способом потенциально управлять регенерацией или расширять какой-то тип клеток для регенеративной медицины."