Японские исследователи успешно создали клетки, подобные альвеолярным эпителиальным клеткам типа 2 (AT2), из эмбриональных фибробластов мыши без применения технологии стволовых клеток. Клетки AT2-подобного типа были получены всего за 7–10 дней — это значительное сокращение по сравнению с примерно одним месяцем, который обычно требуется при использовании традиционных методов дифференциации на основе стволовых клеток.
Новый подход может проложить путь к лечению серьёзных респираторных заболеваний
Этот подход может открыть путь к лечению таких серьёзных респираторных заболеваний, как интерстициальная пневмония и хроническая обструктивная болезнь лёгких, для которых в настоящее время не существует эффективных методов лечения. Исследование было опубликовано в журнале npj Regenerative Medicine.
Клетки AT2 играют важную роль в поддержании гомеостаза лёгких. Они вырабатывают сурфактанты и служат клетками-предшественниками для восстановления альвеол. У пациентов с тяжёлыми заболеваниями лёгких, такими как интерстициальная пневмония, количество этих клеток часто уменьшается или нарушается их функция, что подчёркивает терапевтический потенциал регенерации клеток AT2.
Профессор Макото Исии из Высшей школы медицины Университета Нагоя отметил: «Появление технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) в 2006 году позволило получать клетки AT2 примерно за один месяц, но этот метод дорогостоящий и сопряжён с рисками образования опухолей и иммунного отторжения».
Для преодоления этих недостатков исследователи сосредоточились на прямом перепрограммировании. Этот метод позволяет получить AT2-подобные клетки всего за 7–10 дней, снижая риск образования опухолей и открывая возможности для аутологичного использования.
Профессор Исии и его коллеги, включая профессора Коичи Фукунага, доцента Таканори Асакуру и научного сотрудника Ацухо Морита из Университета Кейо, провели исследование по созданию AT2-подобных клеток из фибробластов мышей путём прямого перепрограммирования, что ранее не удавалось.
Этапы исследования
1. Исследователи выбрали 14 генов-кандидатов, связанных с развитием лёгких.
2. Они изучили уровни экспрессии маркера клеток AT2 — сурфактантного белка-C (Sftpc), чтобы определить комбинацию генов с наибольшей эффективностью перепрограммирования.
3. Было обнаружено, что комбинация четырёх генов — Nkx2-1, Foxa1, Foxa2 и Gata6 — наиболее эффективна для перепрограммирования клеток AT2.
Эти гены были введены в трёхмерную культуру, созданную из эмбриональных фибробластов мыши, которые экспрессируют зелёный флуоресцентный белок (GFP) в ответ на Sftpc. В результате примерно 4% клеток стали Sftpc/GFP-положительными за 7–10 дней, что свидетельствует об успешном создании AT2-подобных клеток, называемых индуцированными лёгочными эпителиальными клетками (iPULs).
Исследователи проанализировали iPULs после выделения GFP-положительных клеток методом проточной цитометрии. Эти очищенные iPULs имели ламеллярные тельца — органеллы, характерные для нормальных клеток AT2. Кроме того, транскриптомный анализ показал, что их профили экспрессии генов были очень похожи на профили нативных клеток AT2.
Затем они трансплантировали очищенные iPULs в лёгкие мышей с интерстициальной пневмонией. Через 42 дня трансплантированные клетки успешно прижились в альвеолярной области. Примечательно, что некоторые клетки дифференцировались в клетки альвеолярного эпителия типа 1 (AT1), которые необходимы для регенерации лёгочной ткани.
Исии заключил: «В этом исследовании нам удалось напрямую перепрограммировать фибробласты в AT2-подобные клетки у мышей. Теперь мы стремимся изучить применение этой технологии к человеческим клеткам с конечной целью разработки безопасной регенеративной терапии с использованием собственных фибробластов пациента».
Предоставлено Университетом Нагоя.