Исследовательская группа под руководством Сун Ли, являющегося членом Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток Eli и Edythe Broad в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, определила химический коктейль, который позволяет производить большое количество мышечных стволовых клеток, способных самообновляться и давать начало всем типам скелетных мышечных клеток.
Мышечные стволовые клетки отвечают за рост, восстановление и регенерацию мышц на протяжении всей жизни человека. У взрослых людей мышечные стволовые клетки находятся в неактивном состоянии до тех пор, пока не будут призваны реагировать на повреждение путем самовоспроизведения и создания всех типов клеток, необходимых для восстановления поврежденной ткани.
Но способность к регенерации постепенно теряется с возрастом; она также может быть ослаблена травматическими повреждениями и генетическими заболеваниями, например, мышечной дистрофией Дюшенна.
Терапия на основе мышечных стволовых клеток несет многообещающие перспективы для восстановления мышц, но современные методы генерации специфичных для пациента мышечных стволовых клеток могут занять месяцы.
Ли и его коллеги определили химический коктейль – комбинацию экстракта корня форсколина и малой молекулы RepSox, ингибирующей рецепторы цитокина TGF-β, который может эффективно создавать большое количество мышечных стволовых клеток в течение 10 дней. В исследованиях на мышах исследователи продемонстрировали два потенциальных пути, с помощью которых коктейль может быть использован в качестве терапии.
Первый метод использует дермальные миогенные клетки – клетки кожи, которые обладают способностью превращаться в миоциты. Группа обнаружила, что обработка миогенных клеток кожи химическим коктейлем заставляет их производить большое количество мышечных стволовых клеток, которые затем могут быть пересажены в поврежденную ткань.
Мышечные клетки (красный), полученные из стволовых клеток с помощью нового химического коктейля, интегрируются в поврежденную мышцу (зеленый) взрослой мыши.
Ли и его коллеги проверили этот подход на трех группах мышей с мышечными травмами: взрослые 8-недельные мыши, старые 18-месячные мыши и взрослые мыши с генетической мутацией, подобной той, которая вызывает мышечную дистрофию Дюшенна у людей. Через четыре недели после трансплантации мышечные стволовые клетки интегрировались в поврежденную мышцу и значительно улучшили мышечную функцию у всех трех групп мышей.
Для второго метода исследователи использовали наночастицы для доставки химического коктейля в поврежденную мышечную ткань. Наночастицы, сделанные из рассасывающегося полимерного материала, обеспечили медленное высвобождение химических веществ по мере своего разрушения.
Данный подход также привел к репарации мышц у всех трех групп мышей. При введении в поврежденную мышцу наночастицы распространялись по всей поврежденной области и высвобождали химические вещества, которые активировали «спящие» мышечные стволовые клетки мышей.
Несмотря на эффективность обоих методов, важное преимущество второго заключается в том, что он устраняет необходимость в выращивании клеток в лаборатории – все процессы активации мышечных стволовых клеток и регенерации мышц происходят внутри живого организма.
Исследователи были поражены тем, что второй метод был эффективен даже у старых мышей, ведь с возрастом среда, окружающая и поддерживающая мышечные стволовые клетки, теряет свои функции. Наночастицы, несущие химический коктейль, позволили мышечным стволовым клеткам старых мышей вопреки неблагоприятному микроокружению запустить надежную репарационную реакцию.
В будущих исследованиях исследовательская группа попытается воспроизвести результаты на клетках человека и контролировать эффекты терапии у животных в течение более длительного периода. Эксперименты должны помочь определить, может ли любой из этих подходов использоваться в качестве разового лечения для пациентов с серьезными травмами.
Авторы подчеркивают, что созданные ими методы регенерации мышц не способны устранить генетические дефекты, вызывающие мышечную дистрофию Дюшенна и другие генетические мышечные дистрофии. Однако они надеются, что мышечные стволовые клетки, полученные из клеток кожи здорового донора, могут быть пересажены в мышцы пациентов с мышечной дистрофией, например, участвующие в дыхании, и это поможет увеличить выживаемость и улучшить качество жизни больных.
Статья J.Fang et al. Skeletal muscle regeneration via the chemical induction and expansion of myogenic stem cells in situ or in vitro опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам UCLA: Chemical cocktail creates new avenues for muscle stem cell therapies.
