9 марта 2018 года в журнале Molecules вышла статья российских ученых, в которой они описывают новый механизм терапевтического действия стволовых клеток при инсульте. Ученые показали, что мезенхимальные стромальные клетки (МСК) могут передавать поврежденным клеткам мозга свои митохондрии — энергетические станции клетки, которые повреждаются в нервных клетках. Замена поврежденных митохондрий в нейронах и астроцитах на здоровые позволяет им вернуться к нормальной работе. У животных, которые прошли подобную терапию, гораздо лучше восстанавливались функции мозга после инсульта. Кроме того, ученые открыли белок, усиливающий этот эффект — Miro1.
Ученые вводили в мозг крысам, перенесшим инсульт, стволовые клетки, в которых митохондрии были помечены флуоресцентным белком GFP. В результате в клетках мозга таких животных позднее можно было обнаружить митохондрии, окрашенные зеленым, которые были получены от стволовых клеток. Параллельно эти результаты были подтверждены и в экспериментах на культурах клеток. Когда крысам вводили МСК они не только проходили неврологические тесты лучше, но и имели меньшую зону повреждения в очаге инфаркта, чем не леченная группа. Но главное, что стволовые клетки, с увеличенной экспрессией белка Miro1 передавали свои митохондрии более активно и соответственно результаты восстановления неврологических тестов у таких животных были выше.
Ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ, доктор биологических наук, профессор РАН Егор Юрьевич Плотников комментирует работу своей группы:
«Одной из ключевых проблем использования стволовых клеток в клинике является слабая изученность механизмов их действия. То, что они обладают терапевтическими свойствами уже давно ни у кого не вызывает сомнений, однако без доказанных механизмов действия это многообещающее направление до сих пор не может широко применяться в клинике. Ранее считалось, что терапевтический эффект стволовых клеток связан с тем, что они активно встраиваются в ткань, например, мозга, и замещают поврежденные клетки, за счет дифференцировки в нейроны. Однако это никогда не было строго доказано. Как мы показали в данной работе это не так или не всегда так. Мы уверены, что основной механизм терапевтического действия стволовых клеток кроется именно в «починке» сломанных клеток, МСК выступают тут как «доноры» митохондрий, а потом элимининируются организмом.
После передачи митохондрий из стволовых клеток в мозговые клетки, последние восстанавливали свои энергетические функции и способность к пролиферации. Главное наше открытие, что мы нашли белок, регуляция экспрессии которого позволяет усилить эффект от терапии стволовыми клетками. Крысы, которым вводились стволовые клетки с увеличенной экспрессией белка Miro1, имели гораздо меньший неврологический дефицит после инсульта, то есть лучше владели конечностью, которая не работала из-за поражения сенсо-моторной зоны мозга. А ведь это именно то, что интересует врачей неврологов — возвращение мозга к нормальному функционированию. Мы надеемся, что наша работа вместе с другими подобными позволит наконец выйти технологии стволовых клеток в общепринятую практику и спасать человеческие жизни».
Текст: пресс-служба МГУ
Miro1 Enhances Mitochondria Transfer from Multipotent Mesenchymal Stem Cells (MMSC) to Neural Cells and Improves the Efficacy of Cell Recovery
Valentina A. Babenko, Denis N. Silachev, Vasily A. Popkov, Ljubava D. Zorova, Irina B. Pevzner, Egor Y. Plotnikov, Gennady T. Sukhikh and Dmitry B. Zorov
Molecules 2018, 23(3), 687; doi:10.3390/molecules23030687