Remiantis ikiklinikiniu tyrimu, kurį pakeitė pažeistos kraujagyslės, mokslininkai atrado žmogaus endotelio ląstelių iš mažos biopsijos mėginio indukavimo į laboratoriją metodą, sukuriant daugiau nei pakankamai ląstelių, kad pakeistų pažeistas kraujagysles ar puoselėjamus organus transplantacijai.
Endotelio ląstelės sudaro vidinį kraujagyslių gleivinę ir reguliuoja kraujo tėkmę, uždegimą ir gijimą. Tradiciniai šių ląstelių auginimo laboratorijoje metodai davė tik ribotą skaičių, kol jie nepraranda sugebėjimo funkcionuoti. Naujasis metodas apima suaugusiųjų endotelio ląstelių gydymą maža molekule, kuri suaktyvina žiemojančias ląsteles, kad pabustų ir padalintų šimtus kartų be senėjimo, mutacijos ar funkcijos praradimo požymių.
Išvados, paskelbtos spalio 14 d Gamtos širdies ir kraujagyslių tyrimaigali būti patikimas būdas generuoti didžiulį skaičių paciento endotelio ląstelių, leidžiančių kraujagyslių transplantatas nuo širdies ligų, diabeto gydymo ir organų persodinimo bei strategijų, skirtų nukreipti nenormalias naviko kraujagysles.
„Nepaisant to, kad daugiau nei 50 metų sugebėjo atskirti žmogaus endotelio ląsteles laboratorijoje – proveržis, apie kurį iš pradžių pranešė Weill Cornell mokslininkai 1973 m. – jų terapijos vartojimas buvo sudėtingas. Sunku juos ugdyti klinikiniuose kiekiuose, kad būtų galima atlikti Vascularicizizuojančius žmogaus organus”. Institutas, Regeneracinės medicinos skyriaus viršininkas ir Arthur B. Belfer genetinės medicinos profesorius Weill Cornell, kuris vadovavo tyrimams.
„Mūsų technologija leidžia klinikinėms laboratorijoms naudoti nedidelę biopsiją, paimtą gydytojo kabinete, ir galiausiai sukuria trilijoną ar daugiau funkcinių endotelio ląstelių, neįgyjant jokių abejotinų savybių.”
Dr. Yang Lin, Weill Cornell regeneracinės medicinos instruktorius, ir Dr. Fuqiang Geng, RAFII laboratorijos tyrimų bendradarbis, taip pat vadovavo tyrimams.
Pakilti ir blizgėti
Žmogaus organams reikia sveiko kraujagyslių tinklo, kad būtų galima išgydyti ir atsinaujinti, tačiau tam reikalingoms endotelio ląstelėms gaminti buvo sudėtinga. Net jaunos, sveikos endotelio ląstelės iš išmestų žmogaus virkštelės virvelių tampa nestabilios ir senstančios maždaug po aštuonių ląstelių padalijimų.
Suaugusiųjų endotelio ląstelės dar mažiau veiksmingos, nes keli signalizacijos keliai palaiko didelį ląstelių pogrupį. Vienas iš jų yra arilo angliavandenilių (AH) receptorių kelias, reguliuojantis genų ekspresiją branduolyje. Neseniai mokslininkai parodė, kad slopindami AH receptorių su mažų molekulių klase, sukėlė hematopoetines kamienines ląsteles padalyti. Tyrėjai iškėlė hipotezę, kad šis požiūris taip pat gali veikti su suaugusiomis endotelio ląstelėmis.
Komanda išsiaiškino, kad trys skirtingos mažos molekulės gali blokuoti AH receptorius ir skleisti endotelio ląsteles iš įvairių žmogaus audinių, įskaitant suaugusiųjų riebalų audinį, lengvai prieinamą derliaus vietą. Biopsijos mėginio auginimas, esant AH receptorių inhibitoriui, susidarė iki 2 trilijonų endotelio ląstelių, kurios buvo 100 kartų daugiau nei kontrolinė kultūra. Net po šio didelio išsiplėtimo apdorotos ląstelės turėjo normalią genų ekspresiją, genomo stabilumą ir potencialą sudaryti kraujagysles.
„Tai panašu į jaunimo fontaną – ląstelės nesensta ir netampa vėžiniai, o tai yra labai svarbu klinikinei terapijai“, – sakė dr. Rafii, kuris taip pat yra Anglijos tikslios medicinos instituto ir Sandros bei Edvardo Meyerio vėžio centro Weill Cornell narys.
Stebina naujas kelias
Kai komanda pažvelgė į tai, kaip inhibitoriai apdorotos ląstelės sugebėjo tiek išsiplėsti, jos pastebėjo ką nors netikėto. „Mes manėme, kad jei genetiškai numuštume AH receptorių geno ekspresiją, turėtume daugiau proliferacijos net be inhibitoriaus, tačiau nustatėme, kad tai netiesa“, – teigė dr. Lin. „Tai sukėlė supratimą, kad mažoji molekulė neslopino žinomo AH receptoriaus kelio, bet veikia visiškai kitaip.”
Dr Lin ir Dr. Geng nustatė, kad užuot blokavę įprastą AH receptoriaus aktyvumą, inhibitoriai sukėlė alternatyvų kelią, kuris pakeitė tai, kaip receptoriai sąveikavo su kitais metabolizmo, oksidacijos ir uždegimo baltymais. Inhibitorius sumažino kenksmingų reaktyviųjų deguonies rūšių lygį ir leido ląstelėms naudoti alternatyvius energijos procesus, išskyrus tik naudojant gliukozę.
„Tai leidžia jiems nuolat atkartoti, tuo pat metu saugoti genomo vientisumą“, – sakė dr. Rafii. Tolesniuose eksperimentuose nustatyta, kad inhibitoriai suaktyvina poliamino gamybą – molekulę, gyvybiškai svarbią normaliam ląstelių augimui ir išgyvenamumui -, kurie gali paskatinti endotelio ląsteles daugintis.
Rezultatai sudarė pagrindą, kaip sukurti kraujagyslių statybinius blokus tokiu mastu, reikalingu žmonėms terapijai. Tada tyrėjai išskaidys, kaip inhibitorių prisijungimas prie AH receptorių pakeičia ląstelių signalizaciją ir metabolizmą endotelio ląstelėse. Svarbiausia, kad tyrėjai planuoja panaudoti šį transformacinį požiūrį į audinių specifinių kraujagyslių klinikinio masto kiekį, kuris idealiai tinka inžineriniams ilgalaikiams pakaitiniams organams.