Исследователи увеличили продолжительность жизни культуры стволовых клеток в 2–3 раза, искусственно удлинив их теломеры — концевые участки хромосом, которые утрачиваются при делении. Полученные клетки упростят исследование молекулярных механизмов обновления и восстановления поврежденных тканей, что в перспективе поможет разработать подходы к лечению метаболического синдрома, фиброза легких и ряда других неизлечимых на данный момент заболеваний. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Для регенеративной медицины большой интерес представляют мезенхимные стромальные клетки, обнаруженные практически во всех органах и тканях взрослого человека. Эти клетки способны давать начало костной, жировой и хрящевой тканям, а также вовлечены в процессы обновления широкого спектра тканей и их регенерации после повреждения. Если выращивать мезенхимные стромальные клетки в лаборатории, можно подробнее изучить эти процессы, а также установить, как можно их ускорить. Однако срок жизни таких клеток вне организма ограничен, что не позволяет выращивать их в лабораторных условиях достаточно долго. Так, ученым удавалось получать культуры клеток, способные выдерживать до 8–10 пересевов с одной питательной основы на другую. После этого клетки старели, утрачивали способность делиться и становились непригодными для изучения. Как правило, этого времени было недостаточно для проведения на таких клеточных линиях полноценных исследований, в том числе экспериментов, требующих применения генетических технологий.
Ученые Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) создали долгоживущую культуру мезенхимных стромальных клеток, которая способна без изменения свойств пережить в 2–3 раза больше пересевов, чем аналогичные немодифицированные культуры. В качестве клеток-предшественниц авторы использовали мезенхимные стромальные клетки, выделенные из тканей человека и депонированные в биобанке Института регенеративной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова. Исходно эти клетки могли пережить 8–10 пересевов. Чтобы увеличить срок жизни культуры, ученые искусственно удлинили в клетках теломеры — концевые участки хромосом, которые укорачиваются по мере деления и старения клетки. Для этого исследователи доставили в клетки ген, стимулирующий удлинение теломер. Это было сделано с помощью модифицированных вирусных частиц, лишенных способности размножаться. В данной работе они выполняли исключительно транспортную функцию, позволяя доставить нужный ген в клетку.
Затем ученые экспериментально оценили свойства полученной клеточной культуры, чтобы убедиться, что она действительно приобрела способность делиться дольше исходной. Эксперимент показал, что полученные мезенхимные стромальные клетки переживают не менее 17–25 пересевов. При этом новая культура вплоть до 25 пересева сохраняла все свойства и функциональную активность своей предшественницы: она могла превращаться в костную, жировую и хрящевую ткань, а также сохраняла высокую чувствительность к широкому спектру таких гормонов как серотонин, глутамат, норадреналин, паратиреоидный гормон и инсулин, вовлеченных в регуляцию активности этих клеток в организме. Полученная клеточная культура также сохраняла специфичные иммунные маркеры, отличающие один тип клеток от других, в точности как у клеток-предшественниц.
«За счет удлинения теломер клетки получили возможность делиться стабильнее, дольше и при этом сохраняли все свои свойства. Продление срока жизни клеточных культур позволяет использовать их для изучения роли мезенхимных стромальных клеток в процессах обновления и регенерации тканей, в том числе и с использованием генетических технологий. Такие исследования необходимы, чтобы найти способ ускорять восстановление тканей, а также лечить заболевания, возникающие при нарушениях регенерации — фиброз, трофические язвы и другие», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Карагяур, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института регенеративной медицины МНОЦ МГУ.