Хондрогенные клетки для регенерации хрящевой ткани

Исследовательской группе под руководством профессора Нориюки Тсумаки из Центра исследования плюрипотентных клеток и их применения (CiRA) из Киотского университета и доктору Хидетатсу Отани, который в настоящее время работает над диссертацией в Университете Осаки в Высшей школе медицины, удалось наладить прямое преобразование культуры фибробластов кожи человека в индуцированные хондрогенные клетки (iChon клетки), минуя промежуточную стадию. Индуцированные хондрогенные клетки после имплантации способны участвовать в образовании хрящевой ткани, при этом срок их жизни после имплантации составляет не менее 4 недель. Данные опубликованы в издании PLoS ONE.

Суставной хрящ, который состоит их хондроцитов и внеклеточного материала в форме коллагенов II, IX и XI типа и аггреканов, выполняющих функцию обеспечения легкого движения суставов и амортизации ударов. Известно, что у хряща малы способности к регенерации и постепенно из-за травмирования, старения и ряда других факторов он изнашивается. 

Нормальные суставные хрящи состоят из гиалинового хряща, но со временем ткань частично превращается в волокнистый хрящ, который производит коллаген I типа и теряет свой внеклеточный структурный материал, характерный для нормального хряща. Чтобы восстановить функции такого хряща, необходима трансплантация подготовленного гиалинового хряща высокой чистоты (т.е. не содержащего волокнистого хряща). Трансплантацию надлежит провести в то место, в котором хрящ был утрачен. Альтернативный способ - преобразование волокнистого хряща в гиалиновый внутри тела.

Один из возможных способов производства хряща состоит в трансформации плюрипотентных клеток: эти клетки могут дифференцироваться (преобразовываться) в любые другие клетки, за исключением клеток внешних эмбриональных тканей. Если бы была возможность преобразовывать фибробласты непосредственно в хондроциты без промежуточной стадии, то такое преобразование происходило бы в более короткий период времени.

Профессор Тсумаки и команда в 2011 году сообщили, что смогли включить в мышиные фибробласты кожи два фактора перепрограммирования (MYC и KLF4) и один хрящевой фактор (SOX9). Так они смогли достичь прямого перепрограммирования в индуцированные хондрогенные клетки, не проходя через стадию плюрипотентных клеток.

В настоящем исследовании команда ученых подтвердила, что, вставляя все те же три фактора в фибробласты кожи человека, можно напрямую генерировать iChon клетки - индуцированные хондрогенные клетки. Эти клетки потеряли ген, присущий фибробластам, а вместо этого отображают шаблон гена хондроцита. iChon клетки, которые ранее пересаживались мышам с иммунодефицитом, производили гиалиновую хрящевую ткань, при этом формирования тератомы или других опухолей не наблюдалось на протяжении 3-месячного периода наблюдения после пересадки клеток.

Это исследование показывает, что прямое перепрограммирование фибробластов в хондроциты возможно и в человеческих клетках.

Для получения хондроцитов с целью восстановления хрящевой ткани ученые из CIRA также имеют возможность использования плюрипотентных клеток. Использоваться фондовые плюрипотентные клетки могут не только для аутотрансплантации (клетки, взятые у одного человека, ему же и пересаживаются), но и для аллогенной трансплантации (трансплантация донорских клеток), при этом, конечно, могут возникнуть реакции отторжения и другие осложнения, но эта методика лечения все равно будет иметь большие экономические преимущества про сравнению с другими.

 Следует отметить, что плюрипотентные клетки могут вызывать тератому. В культуре индуцированных хондрогенных клеток, полученных путем прямого преобразования, плюрипотентных клеток нет, в этом и заключается главное преимущество метода прямого преобразования. 

Другое применение прямого перепрограммирования заключается в осуществлении прямого перепрограммирования волокнистого хряща в гиалиновый в естественной среде. Для этого ученым потребуется разработать технологии, способные инициировать местное перепрограммирование вокруг хрящевой ткани, что позволит избежать трансдукции генов, как, например, при использовании химических соединений.

Исследователи надеются, что методика, разработанная в данном исследовании, будет в дальнейшем использоваться в качестве одного из вариантов поставки высокочистых хондроцитов для регенерации (восстановления) хрящей.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: