Исследование не только показывает, какой тип стволовых клеток может быть лучше для лечения дегенерации сетчатки, но также демонстрирует стандартизированный метод количественной оценки эффективности различных стволовых клеток для таких методов лечения.
Исследованием руководил Майкл Дайер, доктор философии.D., член Св.
Джуд, отдел нейробиологии развития и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. Результаты были опубликованы 2 июля в журнале Cell Stem Cell.
Стволовые клетки – это незрелые клетки, которые могут дифференцироваться в более специализированные клетки в организме. В ходе ранних клинических испытаний исследователи проверяют, можно ли дифференцировать стволовые клетки в клетки, чтобы заменить те, которые являются дефектными и отмирают при таких заболеваниях, как возрастная дегенерация желтого пятна, пигментный ретинит и болезнь Штаргардта.
Такая дегенерация является основной причиной потери зрения, от которой страдают более 10 миллионов человек в США.S.–больше, чем катаракта и глаукома вместе взятые.
Хотя такие клинические испытания показали первые надежды, есть много научных вопросов, на которые нужно ответить. «Один важный вопрос заключается в том, имеет ли значение, откуда берутся стволовые клетки», – сказал Дайер. "Наше исследование было направлено на то, чтобы изучить этот вопрос, а также узнать больше о биологии этих стволовых клеток."
Исследователи сравнили два типа стволовых клеток, называемых «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки», которые могут быть получены из взрослых клеток. Стволовые клетки, которые они сравнивали, представляли собой клетки, полученные из фибробластов, полученные из кожи, и клетки, полученные из зрелых клеток глаза, называемых палочковидными фоторецепторными клетками.
Ранее ученые полагали, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки не могут быть получены из взрослых нейронов без введения мутации, которая отключает ключевой регуляторный ген, называемый p53. Лаборатория Дайера разработала новый метод получения стволовых клеток из нейронов, не требующий инактивации p53.
Этот метод трехмерного культивирования включает окружение нейронов, подвергающихся перепрограммированию, с нормальными нейронами сетчатки, чтобы создать более естественную среду для производства стволовых клеток из нейронов. Этот метод контрастирует с более распространенным методом культивирования, когда клетки выращивают слоями на чашках для культивирования, которые не подходят для таких клеток.
После производства стволовых клеток их можно использовать для создания клеток сетчатки в трехмерных культурах.
Помимо метода трехмерного культивирования, исследователи также использовали набор измерений, называемый STEM-RET, который позволил им точно количественно оценить, насколько успешно различные клетки сетчатки создают клетки сетчатки. Их анализ STEM-RET показал, что стволовые клетки, полученные из палочек, продуцировали больше клеток сетчатки, чем стволовые клетки фибробластов.
В клетках сетчатки, полученных из фибробластов, отсутствовали некоторые типы клеток, необходимые для полностью функциональной сетчатки.
Дайер и его коллеги также исследовали биологические различия двух типов стволовых клеток, которые могут объяснить их различия в производстве клеток сетчатки. В частности, исследователи проанализировали различия в механизмах эпигенетического контроля двух типов. Такой эпигенетический механизм клеток состоит из биологических переключателей, которые контролируют гены клетки.
Они отличаются от механизмов генетического контроля, встроенных в структуру ДНК самих генов клетки.
Ученые считают, что разные типы стволовых клеток могут сохранять «эпигенетическую память» – особый набор эпигенетических переключателей, даже если они перепрограммированы из зрелых типов клеток. Эта «память» влияет на то, насколько хорошо стволовые клетки производят разные типы клеток.
В своем анализе клеток сетчатки исследователи обнаружили тип эпигенетического переключателя, называемый CTCF, который способствует эпигенетической памяти стержневых стволовых клеток. По их мнению, этот эпигенетический переключатель может сыграть роль в превращении стержневых стволовых клеток в превосходный источник клеток сетчатки.
Дайер сказал, что оценка стволовых клеток STEM-RET представляет собой значительный прогресс в определении того, какие стволовые клетки использовать в терапии стволовыми клетками сетчатки. «В этой области уже давно ведутся споры о том, как стандартизировать количественную оценку дифференцировки стволовых клеток», – сказал он. «Наш метод STEM-RET обеспечивает такую стандартизацию, что означает, что лаборатории могут точно сравнивать свои результаты друг с другом, а различные линии стволовых клеток можно сравнивать друг с другом. Мы считаем, что этот метод может быть широко принят."
Эпигенетический анализ таких стволовых клеток может привести к «эпигенетическим отпечаткам пальцев», характеризующим разные типы стволовых клеток. «Такие отпечатки пальцев подскажут исследователям, какие линии стволовых клеток, скорее всего, будут эффективны в создании клеток сетчатки, клеток костного мозга или других типов зрелых клеток для терапевтических целей», – сказал Дайер.
Техника трехмерного культивирования и протокол измерения STEM-RET позволяют ученым манипулировать стволовыми клетками генетически и с помощью лекарств, чтобы найти способы лучше перепрограммировать клетки в функциональные зрелые клетки для терапевтического использования.