Медицинский прорыв: ученые создали из стволовых клеток функционирующие легочные клетки

Медицинский прорыв: ученые создали из стволовых клеток функционирующие легочные клетки Научные сотрудники Медицинского центра при Колумбийском университете смогли трансформировать человеческие стволовые клетки в функционирующие клетки легких, позволив науке стать еще на один шаг ближе к созданию биоинженерных легких на основе собственных клеток пациентов. Помимо того, что эти клетки можно использовать для создания легочных тканей для трансплантации, их можно задействовать для изучения развития этого органа и как следствие поиска наиболее эффективных методов лечения различных легочных заболеваний. Несмотря на то, что уже были случаи успешной трансформации стволовых клеток в другие различные типы клеток, вроде нервных, сетчаточных и кровяных, создание работающих легких и других внутренних дыхательных путей представляется для ученых, к сожалению, пока непосильной задачей. «На ранней стадии развития эмбриона создается три клеточных или зародышевых слоя (или листа): эктодерма (из нее образуется кожа, нервная система), мезодерма (из нее образуется сердце, мышцы, соединительные ткани, кровеносные сосуды, кровь и почки), а также энтобласт, который отвечает за развитие кишок, печени, поджелудочной железы, желудка, пищевода, щитовидной железы, вилочковой железы и легких», — рассказывает в интервью портала Gizmag руководитель этого исследования Ханс-Виллем Сноек. «Энтобласт развивается самым последним. Именно это может быть одной из причин, почему так сложно подобрать для него нужные стволовые клетки». Предыдущие эксперименты с эмбрионом мыши в качестве модели не смогли показать то, как развивается легочная часть энтобласта. Возможность создания легочных клеток для ученых была закрыта вплоть до 2011 года, когда Сноек обнаружил способ трансформации человеческих стволовых клеток эмбрионов в особый тип клеток, на основе которых и можно было начать создавать легочные клетки. «Это был первый прорыв, который позволил нам прийти к следующему прорыву сейчас», — объясняет Сноек. «Мы постарались использовать весь наш накопленный опыт, связанный с экспериментами на мышах, и это позволило нам отыскать нужный ключик». Последнее открытие ученых открывает для них новые возможности, которые позволяют завершить трансформацию человеческих стволовых клеток в функционирующие эпителиальные клетки, расположенные на поверхности легких. Теперь ученые могут создавать как минимум семь типов дыхательных путей, способных выполнять различные функции: начиная от альвеол (маленькие пузырьки на концах дыхательного аппарата в легких, участвующих в акте дыхания) и заканчивая производством клеток, способствующих заживлению повреждений и травм. Клетки в легких, отвечающие за формирование соединительных тканей и мускулов, наряду с клетками, образующими сосуды, относятся к мезодерме и требуют особого подхода к их созданию. Открытие Сноека, по его словам, позволит биоинженерным способом воспроизводить легкие, имеющие лишь очень низкий шанс отторжения организмом, так как сделаны они будут из собственных клеток пациента. Однако процесс создания невероятно труден. «Нам нужно перепрограммировать взрослые клетки (кожи, крови), для того чтобы создать плюрипотентные клетки, аналогичные эмбриональным стволовым клеткам, и уже затем превратить их в клетки легких», — говорит Сноек. «Следующей задачей для нас станет посев этих клеток в донорские легкие, или может даже в легкие свиньи, откуда и были взяты донорские клетки для нашего исследования. Сложность заключается в том, как собрать все необходимые клетки и при этом сохранить структуру легкого нетронутой». Посев клеток пациента в легочный каркас представляется необычайно сложной задачей, так как требует увеличения масштаба развития и роста клеток, что является очень дорогостоящим процессом. Кроме того, невероятно сложным видится процесс равномерного создания сразу нескольких различных типов дыхательных путей. «Некоторые из этих клеток производят специальные реснички, которые очищают легкие от различных загрязнений. Задача состоит в том, чтобы созданные биоинженерным способом реснички имели правильную форму и направление. В противном случае они просто не будут работать», — продолжает Сноек. «И если мы хотим добиться успеха в создании биоинженерных легких, мы обязательно должны научится производить эти реснички. Еще много работы впереди». Однако открытие Сноека позволит в будущем не только искусственно создавать легкие, но и продвинуться в изучении различных легочных заболеваний, некоторые из которых даже сейчас очень сложно определить. Получив возможность создавать модели этих заболеваний и изучить на молекулярном уровне сможет привести ученых к созданию более эффективных лекарств против них. «Одним из примеров является идиопатический легочный фиброз (или идиопатический фиброзирующий альвеолит), заболевание связанное с дисфункцией вышеупомянутого второго типа альвеолярно-эпителиальных клеток. Однако патогенез болезни до сих пор не изучен», — говорит Сноек. «Эта болезнь ежегодно убивает 20 тысяч жителей США и в настоящий момент от нее нет никакого лечения. Единственным выходом становится трансплантация нового легкого, процедура имеющая большой процент смертности из-за связанных с нею проблем отторжения». Кроме этого, открытие Сноека позволит пролить больше света на малоизученный процесс развития легких и помочь в поиске лечения заболеваний, связанных с врожденными пороками легких и дыхательных путей, к которым например относятся трахеопищеводный свищ и артезия пищевода. По прогнозам ученых потребуется от 5 до 10 лет для того, чтобы биоинженерия смогла выйти на нужный уровень, который позволит трансплантировать искусственно созданные легкие. Немаловажную роль в достижении этого результата является и финансирование. Сейчас Сноек сотрудничает с Департаментом биоинженерии и торакальной хирургии Колумбии. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Biotechnology, где также указано, что Медицинский центр при Колумбийском университете получил право патента данной технологии создания искусственных легких.


Похожие новости
Иммунные клетки прорывают кровеносные сосуды на пути к защите организма 19 янв. 2017 г.

Иммунные клетки прорывают кровеносные сосуды на пути к защите организма

Каждую секунду тысячи иммунных клеток готовы начать борьбу с патогеном в любой части организма. Большинство из них – это клетки кроветворной системы, так называемые белые кровяные клетки, или лейкоциты. Но для того чтобы попасть в межклеточное пространство...

дальше...

Ученые: Клетки сердца образуют кровеносные сосуды 18 окт. 2014 г.

Ученые: Клетки сердца образуют кровеносные сосуды

По словам американских ученых, сердечные клетки-фибробласты способны к превращению в эндотелиальные клетки, которые влияют на образование внутреннего слоя кровеносных сосудов.Надо отметить, что на сегодняшний день такого результата ученым удалось добиться...

дальше...

Британские специалисты создали метод для восстановления кровеносных сосудов 13 окт. 2014 г.

Британские специалисты создали метод для восстановления кровеносных сосудов

Уже сегодня ученые заявили о том, что они сумели найти способ того, как можно восстановить кровеносные сосуды у человека. Специалисты из НИИ Великобритании утверждают, что есть технология, которая позволит кровеносным сосудам восстанавливаться.Таким образом...

дальше...

Сеть кровеносных сосудов удалось напечатать 04 июля 2014 г.

Сеть кровеносных сосудов удалось напечатать

Возможность биопечати тканей и органов в один прекрасный день позволит создавать искусственные, но при этом вполне жизнеспособные части тела, которые будут использованы для трансплантации. Учёные ещё на шаг приблизились к тому дню, когда это станет реальностью...

дальше...

Раскрыты главные симптомы рака поджелудочной железы 07 нояб. 2021 г.

Раскрыты главные симптомы рака поджелудочной железы

В благотворительной организации Cancer Research UK раскрыли главные симптомы рака поджелудочной железы. Об этом пишет издание Express.Как отметили специалисты, в большинстве случаев болезнь дает о себе знать уже после того, как опухоль разрослась и начала...

дальше...

Рак поджелудочной железы будут лечить на ранних стадиях 29 окт. 2014 г.

Рак поджелудочной железы будут лечить на ранних стадиях

Профессор Мюррей Корк, исследующий данную болезнь, сообщает: «Мы обнаружили новую группу РНК, которая является компонентом плазмы крови и которая может быть измерена, для выявления рака поджелудочной железы на ранних стадиях».Рак поджелудочной железы...

дальше...

Анализ мочи поможет диагностировать рак поджелудочной железы 04 авг. 2015 г.

Анализ мочи поможет диагностировать рак поджелудочной железы

Международная группа учёных из Великобритании и Испании разработала новый метод определения рака поджелудочной железы.Сочетание трёх белков в анализе мочи человека способно выявить распространённую форму рака поджелудочной железы на ранних стадиях. Учёные...

дальше...

Онкологи назвали ранний симптом рака поджелудочной железы 30 окт. 2021 г.

Онкологи назвали ранний симптом рака поджелудочной железы

Врачи американской клиники Coastal Cancer Center назвали симптом, который может указывать на раннюю стадию рака поджелудочной железы. Об этом пишет Express.Онкологи объяснили, что в ряде случаев опухоль поджелудочной железы препятствует попаданию пищеварительных...

дальше...

Последние новости

Новости на сегодня 16 мая 2022 г.