Согласно новому исследованию исследователей Weill Cornell Medicine, ген, необходимый для создания кровеносных сосудов у эмбрионов, может преобразовывать амниотические клетки в терапевтические клетки кровеносных сосудов. Результаты, опубликованные янв. 16 в Nature Communications, приближают ученых на один шаг ближе к безопасной и эффективной замене больных сосудов на новые путем трансплантации клеток кровеносных сосудов в ткани и органы, поврежденные в результате травм и болезней.
"Существует огромная клиническая потребность в трансплантируемых эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды," сказал первый автор статьи доктор. Уильям Шахтерле, инструктор по медицине в Weill Cornell Medicine. "Эти клетки могут однажды помочь в лечении пациентов, страдающих от повреждения кровеносных сосудов и тканей."
Аномальный кровоток через пораженные сосуды приводит к сердечным приступам, инсульту и изнурительным осложнениям, связанным с диабетом. Новые исследования показывают, что многие другие заболевания, даже рак, можно проследить до аномальных кровеносных сосудов, поэтому разработка источника нормальных эндотелиальных клеток, которые можно было бы давать пациентам, может иметь еще более широкие последствия. Но это оказалось трудным, потому что не был найден готовый источник эндотелиальных клеток и не было средств для их трансплантации.
В своем новом исследовании исследователи подробно описывают, как ген Sox17 может создавать клетки кровеносных сосудов, используемые в терапевтических целях. Полученные данные проливают свет на способ преодоления препятствия на пути восстановления тканей: как создать трансплантируемые эндотелиальные клетки, которые успешно излечивают ткани, используя практичные и безопасные источники клеток.
В конечном счете, "мы пытаемся разработать продукт для безопасного возобновления кровоснабжения больных органов," сказал старший автор д-р. Шахин Рафии, директор Ансарийского института стволовых клеток, Arthur B. Белфер, профессор генетической медицины и профессор медицины Weill Cornell Medicine, соучредитель и консультант Angiocrine Bioscience, компании по клеточной терапии. "Это потенциально может изменить правила игры."
Современные подходы к получению клеток кровеносных сосудов не идеальны, – сказал соавтор исследования, д-р. Джозеф Скандура, доцент медицины и научный руководитель Центра серебряных миелопролиферативных новообразований в Weill Cornell Medicine. Например, одним из распространенных подходов является использование плюрипотентных стволовых клеток, которые могут развиваться в клетки любого типа в организме. Но ученые должны манипулировать плюрипотентными клетками, чтобы превратить их в клетки кровеносных сосудов – процесс, который может быть опасным, потому что плюрипотентные стволовые клетки, которые не полностью преобразованы в эндотелиальные клетки, могут образовывать опухоли.
"Даже если все клетки преобразованы, клетки кровеносных сосудов, созданные таким образом, имеют тенденцию дрейфовать и превращаться в клетки другого типа, которые могут делать то, что кровеносные сосуды делать не должны," Скандура сказал.
Вместо этого метод, описанный в исследовании, направлен на прямое преобразование клеток из легкодоступных околоплодных вод, чтобы они стали клетками кровеносных сосудов. По сравнению с плюрипотентными клетками, клетки околоплодных вод являются уже зрелыми клетками и представляют меньший риск, если небольшие количества не конвертируются. Эндотелиальные клетки, преобразованные из амниотических клеток, уникально стабильны. "Они не дрейфуют," Скандура сказал. Но преобразованные амниотические клетки в настоящее время недостаточно хорошо работают для терапевтического использования, потому что у них есть проблемы с соединением с другими кровеносными сосудами и приживлением в тканях после трансплантации.
Группа обнаружила, что добавление Sox17 после преобразования нормальных амниотических клеток в эндотелиальные клетки позволило преобразованным клеткам соединиться и создать новые кровеносные сосуды. Что еще более важно, эти преобразованные клетки смогли восстановить приток крови к тканям с поврежденными кровеносными сосудами.
Например, одним из последствий диабета 2 типа является повреждение кровеносных сосудов, поскольку эндотелиальные клетки не могут развиваться при высоком уровне сахара в крови. "Это может привести к повреждению тканей, что может потребовать ампутации пальцев и конечностей," Шахтерле сказал. Хотя необходимы дополнительные исследования, амниотические клетки, измененные Sox17, могут быть введены в систему кровообращения пациента с диабетом, где они найдут пораженный участок и создадут новые кровеносные сосуды для заживления и восстановления тканей. Другим вариантом может быть инъекция этих клеток непосредственно в поврежденную ткань. "Мы работаем над этим и другими потенциальными клиническими применениями этой инновационной технологии," Скандура сказал.
Несмотря на то, что в течение последних трех десятилетий ученые пытались разработать методы реваскуляризации тканей, такой U.S. Терапия, одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами. "Любой продукт, который может улучшить приток крови к поврежденным тканям, может решить проблему в ее источнике и снизить последствия и стоимость лечения запущенных заболеваний," Рафии сказал. "Что еще более важно, мы надеемся, что этот подход может снизить заболеваемость и продлить жизнь пациентов с терминальной стадией сосудистых заболеваний."