Вчені вперше ідентифікували людські кісткові стовбурові клітини

Відновлення тканин, кісток і суглобів при травмах, а також лікування остеопорозу може стати більш швидким і простим процесом, завдяки команді Стенфордського університету, яка виявила новий вид людських стовбурових клітин, з яких утворюються клітини кісток, хрящів і інших тканин, складових нашого скелету. В ході експериментів дослідники виростили з цих стовбурових клітин кістки в лабораторних мишах. Про відкриття вчених повідомляє журнал Cell.

Вчені по всьому світу довгий час займалися пошуком скелетних стовбурових клітин людини. В рамках більш ранніх досліджень в організми мишей були виявлені так звані мезенхімальні стовбурові клітини. З часом вони перетворюються в клітини кістки і хряща, а також жирової, м’язової і сполучної тканин. Іншими словами, мезенхімальні стовбурові клітини виявилися універсальною основою для формування інших видів клітин.

Тим не менш основне завдання залишалася невирішеним. Вчені ніяк не могли визначити клітини, які лежать в основі виключно скелетної тканини. Деяка надія з’явилася 2015 році, коли команда Майкла Лонгакера з Стенфордського університету вивчала мезенхімальні стовбурові клітини мишей. Мова йде про лабораторних мишей, генетично спроектованих таким чином, щоб наявні у них різні типи стовбурових клітин мали різні кольори. Така особливість давала вченим можливість вести точний моніторинг того, з яких саме типів клітин формується кісткова тканина. Далі, визначивши визначили гени в цих стовбурових клітинах, вчені виявили їх генетичну сигнатуру (підпис).

Незважаючи на успіх з мишами, вчені довгий час не могли добитися подібних результатів з людськими скелетними стовбуровими клітинами. За словами Лонгакер, складність полягає в тому, що немає підходящої можливості підсвітити різні типи клітин в організмі людини.

При пересадці у мишей, людські скелетні стовбурові клітини виробили кісткові клітини (відмічені жовтим), хрящові (синім) і клітини губчастої кістки (червоним)

Далі вчені взяли в розробку людські ембріональні клітини з кістковими тканинами. З допомогою цих клітин дослідники шукали в хрящовій пластинці зростання подібний зі стовбуровими клітинами мишей генетичний підпис. І як виявилося, подібною сигнатурою володіють фетальні стовбурові клітини. Помістивши їх в чашку Петрі, вчені стали стежити, як з них формується нова кісткова і хрящова тканина.

Для підтвердження відкриття, вчені використовували фрагменти кісткової тканини, отриманої під час операції кульшового та колінного суглобів у одного з пацієнтів місцевої лікарні. В цих тканинах фахівці знайшли всі ті ж клітини з тим же генетичним підписом. Їх теж помістили в чашці Петрі. Спостереження показало, що клітини дійсно формують нову кісткову і хрящову тканину і при цьому не формують жирову, м’язову та інші, що говорить про те, що перед вченими знаходяться саме кісткові стовбурові клітини.

«Ці клітини виявилися справжніми скелетними стовбуровими клітинами», — коментує Лонгакер.

Для надійного способу виробництва великої кількості цих клітин фахівці культивували генетично модифіковані індуковані плюрипотентні (їх можна «програмувати» на перехід у будь-який інший вид клітин). Для ефективності зростання ці клітини помістили в посудину з сполуками, що стимулюють ріст кісткової тканини, а також вітамінами. Знову ж таки, ці клітини дали «урожай» у вигляді кісткової і хрящової тканини.

У дослідженні говориться, що несподіваний потенціал як джерело стовбурових клітин скелетних продемонстрував також ліпосакційний жир.

Вчені відзначають, що до практичного застосування відкритої технології виробництва скелетних стовбурових клітин ще далеко, проте в майбутньому такі клітини можна буде використовувати для лікування пошкоджених кісток і суглобів, а також різних дегенеративних скелетних захворювань, наприклад, остеопорозу, оскільки дані клітини володіють винятковим регенеративним потенціалом.

«Протягом багатьох років велися суперечки про справжні скелетні стовбурові клітини людини», — коментує біолог Річард Ореффо з Саутгемптонського університету, що займається вивченням стовбурових клітин.

«Ще дуже багато що належить зробити, але це гігантський крок вперед», — зазначає Ореффо.