Сибирские ученые с помощью стволовых клеток исследуют болезнь сердца
Современная медицина возлагает на стволовые клетки большие надежды: регенерация больных органов, борьба с раком, восстановление и укрепление иммунной системы. Однако эти клетки интересны ученым не только как средство терапии, но и как материал для создания моделей больных тканей. В ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» научная группа под руководством старшего научного сотрудника кандидата биологических наук Елены Вячеславовны Дементьевой использует стволовые клетки для изучения гипертрофической кардиомиопатии.
Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) – одно из самых распространенных сердечно-сосудистых заболеваний, передающихся по наследству (один случай на 500 человек). В половине случаев его развитие вызвано мутациями генов, кодирующих сократительные белки клеток сердечной мышцы (кардиомиоцитов). У больного изменяется структура кардиомиоцитов, вследствие чего происходит утолщение стенки левого желудочка с одновременным уменьшением его внутреннего объема и в результате нарушается сократительная функция сердца. У пациентов может развиться прогрессирующая сердечная недостаточность, появиться стенокардия или аритмия. Наличие и время появления симптомов сильно варьируют: примерно 30 % больных вообще не ощущают проблем и первым проявлением ГКМП у них может стать внезапная смерть.
Несмотря на распространенность заболевания и довольно предсказуемую симптоматику, ученым до сих пор не понятны механизмы, которые лежат в основе его развития. На сегодняшний день медицина может только смягчить проявление опасных симптомов ГКМП, но не остановить ее прогрессирование.
Кардиомиоциты, полученные от пациента с ГКМП, с помощью технологии ИПСК. Зеленый цвет – иммунофлуоресцентное окрашивание на сократительный белок кардиомиоцитов, кардиальный тропонин Т. Синий – окрашивание на ДНК (клеточное ядро). Фото предоставлено Еленой Дементьевой.
«Заболевание недостаточно изучено, для него еще не разработаны эффективные методы лечения, потому что нет модельных систем, на которых гипертрофическую кардиомиопатию можно было бы исследовать, – рассказывает Елена Дементьева. – Пациент-специфичные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) помогают решить эту проблему. Мы проводим забор крови у пациентов и выделяем из нее мононуклеарные клетки, которые потом возвращаем в незрелое состояние (репрограммируем), получая таким образом ИПСК. Их можно в любое время и в произвольном количестве направленно дифференцировать (превращать) во все типы клеток взрослого организма, включая кардиомиоциты, что дает неограниченный материал для исследований. Полученные таким способом кардиомиоциты воспроизводят все особенности течения заболевания у пациента-донора, потому что несут те же генные мутации, что и клетки его сердца».
На полученных путем направленной дифференцировки ИПСК-кардиомиоцитах ученые лаборатории эпигенетики развития ФИЦФ ИЦиГ СО РАН будут наблюдать за течением гипертрофической кардиомиопатии, вызванной разными мутациями. После того, как исследователи поймут, что происходит в «больных» клетках сердца на молекулярном уровне, станет легче разрабатывать методы терапии. Генетические мутации, конечно, не исчезнут, но появится возможность более успешно компенсировать их действие за счет медицинских препаратов и затормозить развитие болезни.
То, что искусственные кардиомиоциты идентичны сердечным клеткам пациента, доказывает первый полученный результат – выявление нарушений в динамике потоков ионов кальция. Повышенное содержание ионов кальция в кардиомиоцитах – один из ранних признаков заболевания, который проявляется еще до того, как становятся заметны изменения на морфологическом уровне.
Проект «Исследование влияния мутаций в генах, ассоциированных с наследственной ГКМП, на развитие данного заболевания с помощью пациент-специфичных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток» поддержан грантом Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов.
Екатерина Глухова, «Наука в Сибири»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
