Фиброз легких, стволовые клетки и мини-легкие

В настоящее время для обнаружения соединений, которые могут оказаться перспективными в борьбе с болезнями, исследователям приходится полагаться на модели животных – например, речь идет о специально выращиваемых лабораторных мышах. Тем не менее, многие препараты-кандидаты, которые проходят такие тесты, впоследствии отбрасываются, но некоторые из тех, что были исключены, могут быть эффективными у людей. Это приводит к задержкам в исследованиях, увеличению расходов и упущенным возможностям для разработки срочно необходимых новых методов лечения.
Стволовые клетки — это клетки, которые могут стать любой клеткой в организме. Ученые разработали различные способы управления этой трансформацией, а также поиска стволовых клеток. Прогресс в этой области является перспективным для создания реалистичных моделей тканей, полученных из клеток человека — так называемых «органоидов» или «мини-органов».
Команда из Кембриджского университета в Великобритании успешно создала «мини-легкие», чтобы продвигаться к исследованиям и тестированию новых лекарственных средств для борьбы с муковисцидозом легких.
Используя стволовые клетки, полученные из кожи пациентов с муковисцидозом, ученые создали органоидные модели дистальной части легочной ткани, которая формирует дыхательные пути, где происходит газообмен с окружающей средой.  Авторы поясняют: не смотря на то, что разработка представляет только дистальную часть легочной ткани, она выращена из клеток человека и поэтому может быть более надежной, чем использование традиционных моделей животных, таких как мыши. Такие модели можно использовать для получения новой информации о ключевых аспектах таких серьезных заболеваний, как, например, кистозный фиброз.
Муковисцидоз — это состояние, при котором легкие производят слишком много густой слизи, что вызывает проблемы с дыханием и увеличивает риск респираторной инфекции. Заболевание является моногенным — то есть оно вызвано одним дефектом гена, хотя мутация может быть различной у разных пациентов. Недавние достижения в лечении помогают продлить жизнь людям с муковисцидозом, которые имеют тенденцию к сокращению средней продолжительности жизни.
Созданные органоиды воспроизводят легочную ткань наиболее распространенной формы кистозного фиброза. Для работы авторы исследования создали стволовые клетки из клеток кожи пациентов с наиболее распространенной формой кистозного фиброза, которая возникает из-за ошибки в гене CFTR (он кодирует аминокислотную последовательность молекулы трансмембранного регуляторного белка муковисцидоза), известной как дельта-F508 мутация. Мутация является причиной кистозного фиброза у около трех четвертей пациентов в Великобритании.
Команде удалось перепрограммировать  клетки кожи, вернув их в состояние, известное как «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки» — такие клетки готовы развиться в клетки любого типа в организме. Используя их, команда затем воссоздала условия, аналогичные тем, что существуют, когда человеческий эмбрион развивает различные типы легочной ткани — процесс, называемый «гаструляция».
Во время гаструляции эмбрион вырабатывает энтодерму, а затем часть, из которой легкие появляются и образуют разные типы тканей, в том числе наиболее удаленные от места происхождения, — «дистальную» легочную ткань дыхательных путей, где происходит газообмен между телом и окружающей средой. Дистальная ткань часто является частью легких, что вызывает проблемы при болезнях, таких как кистозный фиброз, некоторые формы рака легких и эмфизема.
У людей с дельта-F508 мутацией белок CFTR в тканях дыхательных путей не складывается правильно, поэтому он не выражен должным образом на клеточных поверхностях, в результате чего нарушается работа хлоридного канала. Хлоридные каналы представляют собой порообразующие поверхностные белки, которые позволяют хлорид-ионам перемещаться в клетки тканей дыхательных путей и из них. Если они неисправны, клетки не могут переместить воду, в результате чего слизь становится слишком липкой и густой. Это приводит к затруднениям дыхания и более высокому риску бактериальной инфекции, которая при длительном присутствии приводит к образованию рубцов или фиброзу.
Чтобы проверить, насколько хорошо созданные мини-легкие воспроизводят условия кистозного фиброза у пациентов с мутацией, команда использовала флуоресцентный краситель, который чувствителен к хлориду. С помощью красителя ученые смогли продемонстрировать: по сравнению со здоровыми клетками, в мини-легких хлоридное движение ограничено. Затем команда использовала систему красителя и мини-легкие, чтобы показать, что добавление небольшой молекулы помогло больным клеткам легче перемещать хлорид также, как это происходит в здоровых клетках.
Авторы уверены, что этот процесс можно расширить, что даст возможность отображать десятки тысяч соединений и разрабатывать мини-легкие с другими заболеваниями, такими как рак легкого и идиопатический легочный фиброз. Помимо того, что такая методика гораздо практичнее и предоставляет более надежные данные, использование подобных моделей более этично, чем использование большого количества мышей для подобных исследований.

Источник: Stem Cells and Development

Еще статьи:
Исследователи продемонстрировали: фаготерапия может оказаться безопасной и эффективной альтернативой антибиотикам при лечении кистозных инфекций легких при фиброзе. Фаги - это вирусы, которые убивают бактерии, в остальном являясь безвредными. Главным преимуществом ...
Читать дальше
Исследователи описали тринадцать новых генетических областей, связанных с ХОБЛ, в том числе четыре, которые ранее не связывали с какими-либо функциями легких. Также было обнаружено перекрытие генетического риска ХОБЛ с двумя ...
Читать дальше
Исследователи «взломали» генетический код отдельных клеток в здоровых и пораженных тканях легкого человека, чтобы найти потенциально новые молекулярные мишени для диагностики и лечения идиопатического легочного фиброза, который приводит к летальному ...
Читать дальше
Легочный фиброз - прогрессирующее смертельное заболевание легких, при котором пациенты живут немногим более 3-5 лет после постановки диагноза – охватывает приблизительно пять миллионов человек во всем мире. Новое исследование предполагает, ...
Читать дальше
Духовые инструменты представляют  серьезную опасность для здоровья легких. Недавние отчеты исследователей указывают на то, что музыканты, играющие на волынке, саксофоне, тромбоне и других духовых инструментах, могут подвергаться повышенному риску развития ...
Читать дальше
Пульмосферы, трехмерные многоклеточные сфероиды, состоящие из клеток легких пациентов, показали хорошие результаты в прогнозировании эффективности препаратов для лечения идиопатического легочного фиброза, в соответствии с новыми результатами исследований, проведенных в Университете ...
Читать дальше
Основная причина легочного фиброза, таинственной и смертельной болезни, оставляющей рубцы на легких и затрудняющей дыхание, теперь точно определена, считают ученые. Заболевание, которое не имеет никакого известного лечения, по-видимому, является результатом ...
Читать дальше
Недавние исследования на мышах показали, что легкие выделяют специализированный фермент, способный разрушать хитин, без которого частицы хитина, вдыхаемые из окружающей среды, могут накапливаться в дыхательных путях и запускать воспалительные болезни ...
Читать дальше
Исследователи выявили потенциально новую цель для препаратов при лечении идиопатичесого легочного фиброза, опасного хронического заболевания легких. Был выяснен новый механизм формирования фиброза, который играет важную роль в патогенезе заболевания. Идиопатический легочный ...
Читать дальше
Легкие человека, как и все органы, начинают свое существование как недифференцированные стволовые клетки. В течение нескольких месяцев клетки становятся организованными. Они собираются вместе, формируя воздушные пути и альвеолы - тонкие ...
Читать дальше
Фаготерапия при фиброзе легких
ХОБЛ, астма, легочный фиброз – причина в генах?
Лечение легочного фиброза: помогут гены?
Замедлить развитие легочного фиброза?
Игра на духовых грозит пневмонитом?
Лечение болезней легких: новое изобретение
Причина фиброза легких
Фиброз легких – не приговор?
Новая мишень в лечении фиброза легких
Индивидуальное лечение фиброза легких

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


6 + 3 =