home
user-header

                        
                        
Две новости стволовых клеток UPD: Третья новость
21 сентября 2018 г., 19:02 258

Ученые из Цинциннати создали из плюрипотентных стволовых клеток органоиды пищеварения. Японские ученые создали из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток предшественников женских половых клеток - оогонии. Ученые идентифицировали новый вид стволовых клеток и вырастили из них кости в лабораторных мышах.


 

1. Ученые вырастили органоиды пищевода

Конечная цель исследования — создать искусственно выращенную желудочно-кишечную систему.

Изображение Cell Stem Cell

 

Исследователи из Медицинского центра детской больницы Цинциннати (США) использовали плюрипотентные стволовые клетки (pluripotent stem cells), чтобы вырастить органоиды пищевода. Ранее они использовали их для выращивания кишечника и желудка. Работа опубликована в журнале Cell Stem Cell.

 

Плюрипотентные стволовые клетки способны изменяться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов (плаценты и желточного мешка). Ученые применили метод генной инженерии, чтобы понять, как с их помощью создать органоиды пищевода.

 

Биологи сосредоточились на гене под названием Sox2 и на связанных с ним белках. Для экспериментов они использовали мышей и лягушек. Они обнаружили, что во время развития эмбрионов этот ген блокирует генетические команды, вследствие которых клетки могли бы развиться в часть дыхательной системы. Вместо этого они превращались в составную часть пищевода.

 

Чтобы проверить гипотезу, исследователи блокировали действие гена в развивающихся мышах. В результате они зафиксировали необычный порок развития. При «выключенном» Sox2 пищевод грызунов завершался маленьким мешочком и не соединялся с желудком. Это доказало критическую роль Sox2 в развитии пищевода.

 

Развитие органоидов на протяжении двух месяцев / ©Cell Stem Cell

Развитие органоидов на протяжении двух месяцев (Cell Stem Cell)

 

Полученная информация позволила ученым за два месяца вырастить из плюрипотентных стволовых клеток «зачатки» пищевода длиной от 0,3 до 0,8 миллиметра. По словам авторов, искусственная ткань невероятно схожа по своим свойствам с естественными образцами, взятыми у пациентов. Она послужит опытной моделью для исследования врожденных и приобретенных заболеваний, таких как атрезия пищевода, эозинофильный эзофагит, рак пищевода и многих других.

 

Ранее китайские исследователи пересадили детям с микротией ушные раковины, созданные с помощью 3D-печати. Новые уши для пересадки вырастили из собственных клеток пациентов.

 

2. Стволовые клетки человека превратили в предшественники яйцеклеток

Японские ученые впервые смогли превратить индуцированные плюрипотентные клетки человека в предшественники женских половых клеток — оогонии. Сделать это удалось in vitro в искусственном «яичнике» мыши. Работа опубликована в Science.

 

Направленное получение половых клеток из стволовых долгое время было неразрешимой задачей для ученых, тем не менее в последние годы в этой области произошел значительный прорыв. Так, ученым удалось получить функциональные сперматогонии и ооциты (мужские и женские половые клетки) мыши из плюрипотентных стволовых клеток путем трансплантации в яички или при помощи инкубации с тканями яичника. Тем не менее, клетки человека пока удавалось перепрограммировать только в примордиальные зародышевые клетки — самую раннюю стадию развития будущих половых клеток, которые выделяются уже ко второй неделе развития плода. Дальше этой стадии клетки развиваться не хотели.

 

Теперь ученым под руководством Митинори Саиту (Mitinori Saitou) из университета Киото удалось преодолеть этот барьер и сделать шаг вперед — превратить полученные примордиальные клетки человека в оогонии. Последние представляют собой предшественники ооцитов (яйцеклеток) — эти клетки еще обладают двойным набором хромосом, и активно делятся при помощи митоза. Дальнейшее развитие оогониев предполагает деление при помощи мейоза с образованием гаплоидных (то есть с одним набором хромосом) ооцитов.

 

В эксперименте ученые перепрограммировали плюрипотентные стволовые клетки человека в примордиальные зародышевые клетки, а затем помещали их в реконструированный in vitro яичник мыши, чтобы создать нужное микроокружение и обеспечить доступ к сложному коктейлю факторов развития. Часть клеток выжила в искусственном яичнике (за ними наблюдали при помощи встроенного в геном гена флуоресцентного репортера), и на 77 день инкубации ученые обнаружили, что клетки начали экспрессировать маркеры, характерные для следующей стадии развития — женских оогониев и мужских гоноцитов. Кроме того, в клетках наблюдались эпигенетические перестройки, характерные для оогониев и гоноцитов, в частности, деметилирование ДНК.

 

Схема эксперимента по совместной инкубации стволовых клеток, дифференцированных в зародышевые половые клетки (hPGCLC), в реконструированном из эмбриональных клеток яичнике мыши (Chika Yamashiro et al / Science 2018)

 

Несмотря на то, что человеческие предшественники половых клеток начали экспрессировать гены-маркеры вступления в мейоз, деление они так и не начали даже через четыре месяца инкубации. Мышиные клетки тем временем уже через три недели инкубации в «яичнике» перешли на следующую стадию и сформировали ооциты.

 

Несмотря на то, что авторы работы пока не смогли выяснить, почему среда мышиного яичника подавляет мейоз у человеческих клеток, они работают над этой проблемой. Ранее китайские ученые смогли in vitro запустить мейоз у мышиных предшественников сперматозоидов путем формирования искусственного яичка из клеток новорожденной мыши. Научная группа Митинори Саиту также занималась получением сперматозоидов in vitro, тем не менее, сделать им это удалось только путем перенесения предшественников в яички мыши. В своей новой работе японцы не упоминают китайский эксперимент. Подробнее об успехах гаметогенеза «в пробирке» можно прочитать в этом обзоре за авторством Саиту, а про китайские наработки — в нашем материале «Внуки стволовой клетки».

 

3. Найдены новые стволовые клетки человека для выращивания костной и хрящевой тканей

Ученые идентифицировали новый вид человеческих стволовых клеток и вырастили из них кости в мышах. В перспективе открытие поможет обеспечить быстрое заживление переломов у людей, восстановление костной ткани у пациентов с остеопорозом и выращивание новых костей и хрящей.

 

Команда исследователей из Стэнфордского университета получила новый вид стволовых клеток из эмбриональной бедренной кости, которые могут дифференцироваться в клетки костной и хрящевой тканей, а также в строму, то есть в клетки неоформленной соединительной ткани. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.

 

Стволовые клетки — недифференцированные, то есть неспециализированные никаким образом клетки, способные дифференцироваться при митозе и образовывать все виды тканей в организме. Пример стволовой клетки — зигота: она относится к тотипотентным стволовым клеткам, дающим начало целому организму. У большей части видов после нескольких циклов деления зигота перестает быть тотипотентной. Остальные стволовые клетки могут быть плюрипотентными (то есть способными образовывать все виды тканей во всем теле, кроме экстраэмбриональных), мультипотентными, также создающими все виды тканей, но в определенных частях тела, и олигопотентными — дифференцирующимися исключительно в похожие по свойствам типы клеток.

 

Стволовые клетки можно найти не только у эмбрионов, но и у взрослых особей. Правда, с возрастом их становится все меньше. Современная медицина научилась вживлять человеку стволовые клетки для лечения болезней и восстановления тканей. Однако из-за способов получения стволовых клеток этот вопрос иногда вызывает этические споры. В частности, речь идет о фетальных клетках, то есть извлекаемых из абортивных материалов. Такие образцы используют в основном в научных исследованиях — наряду с клетками, полученными из эмбрионов при экстракорпоральном оплодотворении.

 

Графическое описание исследования / ©Cell

Графическое описание исследования (Cell)

 

Именно фетальные стволовые клетки удалось обнаружить ученым из Стэнфорда путем каталогизации типов РНК клеток ткани человеческой эмбриональной бедренной кости. Образцы перенесли в чашку Петри, где клетки начали делиться, затем медики вживили их в почки лабораторным мышам. Трансплантированные клетки начали дифференцироваться в клетки костной ткани. После этого клетки из выращенных костей пересадили другому грызуну, и там они снова начали дифференцироваться.

 

Выяснилось, что обнаруженные стволовые клетки после специализации могут образовывать только кости и хрящи, но никогда не становятся клетками жировой ткани. Это делает их очень специфичными, но весьма перспективными. Так, медики могли бы эффективно лечить переломы и болезни костей.

 

Весной ученым удалось сделать еще один медицинский прорыв в этой области. Исследователи провели внутриутробную их пересадку, вылечив младенца от альфа-талассемии.

 

По материалам Naked Science (1 и 3) и N+1 (2)

#естественные_науки, #медицина

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться
с помощью аккаунта в соц.сети
Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации