Цей підхід на основі стовбурових клітин відновлює рани в здорову шкіру

Люди з серйозними опіками, пролежнями або хронічними захворюваннями, такими як діабет, піддаються ризику розвитку рани, відомої як шкірні виразки, які можуть поширюватися через безліч шарів шкіри.

Крім надзвичайно болючих, ці рани можуть призвести до серйозних, іноді смертельних, інфекцій або ампутацій. Як правило, ці виразки обробляють шляхом хірургічного пересадки існуючої шкіри для покриття рани. Однак, коли виразка особливо велика, це може бути складним завданням трансплантації достатньої кількості шкіри. У таких випадках дослідники можуть ізолювати стовбурові клітини шкіри від пацієнта, вирощувати їх у лабораторії і пересаджувати їх назад у пацієнта. Але процедура трудомістка, небезпечна для пацієнта і не обов'язково ефективна.

Різко зростаючі темпи цукрового діабету лише підкреслюють нагальну потребу в розробці нових ефективних методів лікування шкірних виразок.

Моя лабораторія в Інституті Солка зосереджується на розробці підходів на основі стовбурових клітин для «перепрограмування» клітин з одного типу в інший з метою регенеративної медицини.

У звіті в журналі Природа ми описуємо нову методику, яка дозволяє безпосередньо перетворювати клітини, які природно присутні у відкритій рані, на нові клітини шкіри шляхом перепрограмування поранених клітин у стан, подібний до стовбурових клітин, в якому клітини повертаються до більш раннього, більш гнучкого стану, з якого вони можуть розвиваються в різні типи клітин.

Докторський науковий співробітник в моїй лабораторії Масакадзу Куріта, який має досвід у пластичній хірургії, знав, що важливим кроком у загоєнні рани є міграція клітин, подібних до стовбурових клітин, які називаються базальними кератиноцитами - з непошкодженої шкіри - в рани.

Базальні кератиноцити є попередниками багатьох різних типів клітин шкіри. Але великі, важкі рани, такі як шкірні виразки, вже не мають ніяких базальних кератиноцитів. Більш того, коли ці рани загоюються, клітини, що розмножуються в області - відомі як мезенхімальні клітини - задіяні в основному у закритті рани і запалення, але вони не можуть відновити здорову шкіру.

Ми хотіли перетворити ці мезенхімальні клітини в базальні кератиноцити, ніколи не виймаючи їх з організму.

Щоб зробити це, ми порівняли рівні різних білків у двох типах клітин - мезенхімальних клітин і кератиноцитів - щоб з'ясувати, що їх відрізняє, і з'ясувати, що нам потрібно змінити, щоб перепрограмувати один тип клітин в інший.

Ми ідентифікували 55 білків, які ми називаємо «факторами перепрограмування», які потенційно беруть участь у визначенні та підтримці клітинної ідентичності базальних кератиноцитів. Ми провели подальші експерименти по кожному потенційному фактору перепрограмування і звузили список до чотирьох факторів, які перетворять мезенхімальні клітини в базальні кератиноцити in vitro у чашках Петрі. Ці кератиноцити потім утворили всі клітини, присутні у здоровій новій шкірі.

Потім ми перевірили силу цих чотирьох факторів для лікування шкірних виразок на мишах. Лише через 18 днів після того, як ми застосували місцевий розчин, що містив ці чотири фактори безпосередньо на виразках, ми побачили, що відбувається загоєння. Ці чотири фактори перепрограмували мезенхімальні клітини в рані в кератиноцити, які потім переросли в безліч типів клітин, які складають здорову шкіру, закриваючи і загоюючи рани. Ці клітини продовжували рости і приєднуватися до навколишньої шкіри, навіть у великих виразках. Коли ми обстежили мишей три місяці і шість місяців пізніше, ми побачили, що новоутворені клітини функціонували, як здорова шкіра. Шкіра гризунів лікує по-різному від людської шкіри, тому не було видимої тканини рубця, хоча вона повинна була бути там.

Необхідна подальша робота, щоб забезпечити безпеку цього підходу, особливо на набагато довший термін, але, як початковий тест концепції, результати є дуже перспективними.

Ми з оптимізмом вважаємо, що наш підхід є початковим доказом принципу регенерації in vivo цілої тривимірної тканини, як шкіри, а не тільки окремих типів клітин. На додаток до загоєння ран, наш підхід може бути корисним для відновлення пошкоджень шкіри, протидії впливу старіння і допомагає нам краще зрозуміти рак шкіри.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Хуана Карлоса Ізпісуа Бельмонте. Читайте оригінальну статтю тут.