Стволовые клетки можно можно использовать для регенерации сердца
Болезни сердца остаются главной причиной смерти в мире. Одна из причин заключается в том, что в отличие от других тканей, таких как кости и кожа, сердце обладает удивительно слабой способностью к регенерации после травмы, например, сердечного приступа. Поэтому ученые ищут клетки сердца, обладающие регенеративными свойствами. В новом исследовании лаборатории Йошинори Йошида сообщается об использовании iPS-клеток для получения одного из таких типов клеток - эпикардиальных клеток.
Эпикард описывает самый наружный слой сердца. По мере формирования сердца эпикардиальные клетки мигрируют и дифференцируются в различные клетки сердца. Однако после рождения эпикард переходит в состояние покоя и активизируется только после травмы, вызывая фиброз и рубцевание. Хотя такая реакция не идеальна и не позволяет полностью восстановить функцию сердца, у некоторых видов, таких как зебрафиш, реактивация эпикарда является критическим шагом для регенерации сердца.
В целом, эпикард растущего эмбрионального сердца ведет себя иначе, чем эпикард полностью сформированного сердца взрослого человека.
"Эмбриональный эпикард активен. Его клетки пролиферативны и подвергаются эпителиально-мезенхимальному переходу, в результате которого образуются различные типы сердечных клеток. Это свойство не наблюдается в сердце взрослого человека", - сказала Джулия Юнгхоф, первый автор исследования, которая, как ожидается, получит степень доктора философии.
Чтобы изучить эти различия, она и ее коллеги дифференцировали человеческие iPS-клетки в эпикардиальные клетки. Они обнаружили, что белок кадхерин 18 (CDH18) экспрессируется только в эмбриональном типе.
"Обычно мы полагаемся на экспрессию генов для идентификации эпикардиальных клеток, но у нас нет надежных поверхностных маркеров. Кадхерины наиболее известны для межклеточной адгезии, но они также участвуют в принятии решений о судьбе клеток", - сказал доцент CiRA Йошинори Йошида, возглавлявший исследование.
Искусственная экспрессия генов в iPS-клетках технически сложна и дорогостояща. Использование поверхностных маркеров снижает трудоемкость и стоимость экспериментов, а также позволяет получить более безопасные клетки, которые в дальнейшем можно использовать для лечения пациентов".
Исследование показало, что таким поверхностным маркером является кадхерин 18 (CDH18). CDH18 более известен своей ролью в развитии и поддержании аксонов в нервной системе, но исследование показало его полезность для идентификации iPS-клеток, которые успешно дифференцировались в эпикардиальные клетки. Примечательно, что в то время как CDH18 экспрессировался в эпикардиальных клетках плода, он не экспрессировался в эпикардиальных клетках взрослого человека, что может отражать различные регенеративные свойства сердца.
Потеря экспрессии CDH18 привела к тому, что эпикардиальные клетки потеряли способность к размножению и вызвала переход эпикардиальных клеток в мезенхимальные, что привело к образованию гладкомышечных клеток сердца, что дает новое представление о том, как эпикард может быть активирован после травмы для содействия регенерации сердца.
Таким образом, измерение экспрессии CDH18 на дифференцирующихся iPS-клетках может стать эффективным средством для получения клеток со способностью к регенерации сердца в лабораторных условиях. Ученый из CiRA доктор Антонио Лусена-Какаче, старший автор исследования, добавил, что полученные результаты также дают представление о том, как регенерация сердца может включаться и выключаться в организме.
"Наши результаты показывают, как регуляция перехода от эпикарда к мезенхиме влияет на судьбу клеток и регенеративные реакции эпикардиальных клеток", - сказал он.
