Ученые Медицинской школы Университета Северной Каролины добились значительного прогресса в многообещающей области клеточного перепрограммирования и регенерации органов, и это открытие может сыграть важную роль в будущих лекарствах для лечения поврежденного сердца.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell , ученые из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл обнаружили более рациональный и эффективный метод перепрограммирования клеток рубцовой ткани (фибробластов) в здоровые клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты). Фибробласты производят волокнистую, жесткую ткань, которая способствует сердечной недостаточности после сердечного приступа или из-за болезни сердца. Превращение фибробластов в кардиомиоциты изучается как потенциальная будущая стратегия лечения или даже излечения этого распространенного и смертельного заболевания.

Удивительно, но ключом к новой методике создания кардиомиоцитов оказался белок Ascl1, контролирующий активность гена, который, как известно, является ключевым белком, участвующим в превращении фибробластов в нейроны. Исследователи думали, что Ascl1 специфичен для нейронов.

«Это нестандартное открытие, и мы ожидаем, что оно будет полезным при разработке будущих кардиологических методов лечения и, возможно, других видов терапевтического клеточного перепрограммирования», — сказал старший автор исследования Ли Цянь, доктор философии, доцент кафедры патологии и медицины Университета Северной Каролины. Лабораторная медицина и заместитель директора Института сердца Макаллистера в Медицинской школе Университета Северной Каролины.

Ученые за последние 15 лет разработали различные методы для перепрограммирования взрослых клеток в стволовые клетки, а затем для того, чтобы заставить эти стволовые клетки стать взрослыми клетками другого типа. Совсем недавно ученые нашли способы сделать это перепрограммирование более прямым — прямо от одного зрелого типа клеток к другому. Была надежда, что когда эти методы станут максимально безопасными, эффективными и действенными, врачи смогут использовать простую инъекцию пациентам для перепрограммирования вредных клеток в полезные.

Перепрограммирование фибробластов долгое время было одной из важных задач в этой области. Гиперактивность фибробластов лежит в основе многих серьезных заболеваний и состояний, включая сердечную недостаточность, хроническую обструктивную болезнь легких, заболевания печени, почек и рубцовые повреждения головного мозга, возникающие после инсультов».

Ли Цянь, доктор философии, старший автор исследования

Nordic Naturals, Ultimate Omega, со вкусом лимона, 640 мг, 180 капсул

В новом исследовании команда Цяня, в том числе соавторы Хаофей Ван, доктор философии, научный сотрудник с докторской степенью и аспирант Бенджамин Киперс, использовали три существующих метода для перепрограммирования мышиных фибробластов в кардиомиоциты, клетки печени и нейроны. Их цель состояла в том, чтобы составить каталог и сравнить изменения в паттернах генной активности клеток и факторах регуляции генной активности во время этих трех различных перепрограммирований.

Неожиданно исследователи обнаружили, что перепрограммирование фибробластов в нейроны активирует набор генов кардиомиоцитов. Вскоре они определили, что эта активация была вызвана Ascl1, одним из белков «фактора транскрипции» главного программиста, который использовался для создания нейронов.

Поскольку Ascl1 активировал гены кардиомиоцитов, исследователи добавили его к коктейлю из трех факторов транскрипции, который они использовали для создания кардиомиоцитов, чтобы посмотреть, что произойдет. Они были поражены, обнаружив, что это значительно увеличило эффективность перепрограммирования — долю успешно перепрограммированных клеток — более чем в десять раз. На самом деле они обнаружили, что теперь могут обойтись без двух из трех факторов из исходного коктейля, сохранив только Ascl1 и еще один фактор транскрипции, названный Mef2c.

В дальнейших экспериментах они обнаружили доказательства того, что Ascl1 сам по себе активирует гены как нейронов, так и кардиомиоцитов, но отходит от роли пронейронов, когда сопровождается Mef2c. В синергии с Mef2c Ascl1 включает широкий набор генов кардиомиоцитов.

«Ascl1 и Mef2c работают вместе, чтобы оказывать прокардиомиоцитарное действие, которое ни один из факторов не оказывает по отдельности, создавая мощный коктейль для перепрограммирования», — сказал Цянь.

Результаты показывают, что основные факторы транскрипции, используемые при прямом клеточном репрограммировании, не обязательно являются исключительными для одного типа клеток-мишеней.

Возможно, что еще более важно, они представляют собой еще один шаг на пути к будущим методам перепрограммирования клеток для лечения серьезных заболеваний. Цянь говорит, что она и ее команда надеются создать синтетический белок «два в одном», который содержит эффективные фрагменты как Ascl1, так и Mef2c, и его можно будет вводить в больное сердце, чтобы вылечить его.