Российские ученые разработали новый материал для выращивания стволовых клеток

Ученые МГУ разработали новый способ получения каркаса для стволовых клеток. Он создан с помощью мезенхимных стромальных клеток, из которых получаются клетки соединительной ткани костей, хрящей, жира и т.д. Этот материал лучше созданного классическим методом – из фибробластов. Исследование поддержано грантом президентской программы РНФ и опубликовано в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology, сообщила пресс-служба РНФ.

Свойство стволовых клеток делиться и превращаться в другие типы клеток позволяет выращивать из них ткани и некоторые органы, но необходим специфический каркас, который можно будет имплантировать. В живых организмах роль такого 3D-каркаса играет внеклеточный матрикс – сеть, состоящая в основном из белков коллагена и фибронектина. Матрикс заполняет все пространство между клетками и служит им механической опорой. К нему прикрепляются молекулы, с помощью которых клетки согласовывают свою работу и деление.

Внеклеточный матрикс можно использовать и как «умный» биоматериал для регенеративной медицины.

Одни стволовые клетки могут дать начало целому организму, другие – только небольшой группе клеток. У взрослых людей выделяют три их группы: кроветворные, мультипотентные мезенхимальные и тканеспецифичные. Из первых образуются клетки крови, из вторых – соединительная ткань, из третьих – определенные ткани, замещающие погибшие при травмах клетки.

«Любые стволовые клетки в организме находятся в специализированном окружении, так называемой нише стволовых клеток, и внеклеточный матрикс является ее важнейшим структурным и регуляторным компонентом. Известно, что в таких нишах его синтезировать могут в первую очередь мезенхимальные стромальные клетки. Мы наработали матрикс с их помощью, удалили из него все клетки и затем проверили, как хорошо на нем приживутся тканеспецифичные мультипотентные стволовые клетки. Оказалось, что они активировались», – рассказала заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Института регенеративной медицины Анастасия Ефименко.

Авторы выяснили механизм этого процесса. «Нам удалось выяснить, что при посадке на матрикс происходил переход клеток из состояния покоя в состояние готовности к дифференцировке», – пояснила автор статьи Екатерина Новоселецкая.

Центральную роль в активации сыграли специальные рецепторы к внеклеточном матриксу – интегрины, которые передают различные сигналы между клетками. К ним должна прикрепиться молекула, содержащая особую последовательность аминокислот. При этом запускается цепочка реакций, которая ведет к изменению поведения клетки.

Интегрины участвуют и в регулировании дифференцировки стволовых клеток. Ученые заблокировали их с помощью специальных RGD-пептидов и химических ингибиторов. Это сделало невозможным их взаимодействие с матриксом и передачу сигнала внутрь клетки. При этом ответ клеток на стимулы дифференцировки сильно замедлился, что подтверждает центральную роль RGD-связывающих интегринов в этих процессах.

Описанный подход позволит избавиться от реакций иммунной системы пациента на трансплантат, точнее – на фрагменты чужеродной ДНК. Такая проблема часто возникает при пересадке тканей и органов от доноров – ими могут быть другие люди или животные. Полученный учеными матрикс был проверен на наличие молекул, которые могли бы вызвать отторжение. Их не обнаружили, но исследований на людях пока не проводили.