Изкуствено създадени мускулни стволови клетки възстановяват увредена мускулна тъкан

Експерти от „Johns Hopkins Medicine“ заявиха, че са успели да култивират стволови клетки от човешки мускул, които могат да се регенерират самостоятелно и да заздравят увредена мускулна тъкан в лабораторни мишки. Ако резултатите от по-нататъшните проучвания докажат ефективността на метода, е възможно да бъде намерено ново лечение за хора с мускулни травми или заболявания, които засягат мускулите им.

Докладът на екипа е публикуван на 07.04.2022 г. в специализираното списание „Cell Stem Cell“.

Култивиране на мускулни стволови клетки

Първоначално учените създават клетки от човешка кожа в изкуствена лабораторна среда, като променят генетичната информация в тях, за да опростят строежа им и да улеснят превръщането им в клетки от какъвто и да било друг вид. Видоизменените опростени клетки се наричат IPS стволови клетки (индуцирани плурипотентни клетки). Те се добавят към разтвор от стандартни фактори на клетъчния растеж и различни нутриенти, които ги стимулират да се превърнат в точно определен вид клетки.

Трансформацията на IPS клетки в различни видове клетки, включително кожни и мозъчни, не е ново постижение в научните среди. Досега обаче никой не е успявал да ги превърне в самовъзстановяващи се стволови клетки, предназначени за конкретен орган*.

Изследователският екип е под ръководството на професора по неврология Габсанг Лий. С помощта на богат на нутриенти разтвор, той успява да трансформира IPS клетките в мускулни стволови клетки.

Предстоят допълнителни проучвания върху състава на разтвора, за да се определи кои вещества в него играят ключова роля при създаването на нови мускулни клетки.

Габсанг Лий е съосновател на компанията за клетъчен инженеринг „Vita Therapeutics“. Той се надява един ден лечението с мускулни стволови клетки да може да се прилага върху пациенти с различни нарушения, които увреждат мускулите им, включително мускулна дистрофия. Засега обаче е предпазлив в прогнозите си и подчертава, че терапия с такъв вид стволови клетки не се предлага на пазара.

По време на експериментите с лабораторни мишки експертите имат за цел да проверят дали култивираните клетки биха оцелели в жив организъм и дали биха могли да възстановят увредена тъкан.

При инжектиране на мускулни стволови клетки в мускулите на животните се вижда, че те започват да се придвижват към зона в мускула, наречена ниша, където обикновено се намират естествено образувалите се мускулни стволови клетки, и остават там в продължение на 4 месеца.

Регенерираща функция на мускулните стволови клетки

След това екипът прилага два различни метода, за да определи дали мускулните стволови клетки биха имали регенерираща функция в увредени участъци.

Експеримент с мишки без имунна система

Първият метод включва трансплантация на мускулни стволови клетки в лабораторни мишки, които са генномодифицирани така, че да нямат развита имунна система, с цел да се минимизира риска от тяхното отхвърляне. След това животните са изложени на действието на токсин, който унищожава мускулите, и на лъчение, което убива собствените им мускулни стволови клетки.

Учените забелязват, че трансплантираните човешки мускулни стволови клетки се групират и сформират миобласти точно на мястото, където токсинът и вредното лъчение са увредили мускулната тъкан. С други думи, започва процес по реконструиране на засегнатата тъкан, като се изграждат наново микровлакната, характерни за здравия мускул. Също така, част от трансплантираните човешки мускулни стволови клетки мигрират в нишата и изпълняват функциите на естествено образувалите се по-рано там стволови клетки.

Експеримент с мишки с мутация на гена дистрофин

На втория етап от тестовете експертите отново трансплантират мускулни стволови клетки, но този път в генномодифицирани животни с мутация на гена дистрофин, причиняваща мускулна дистрофия тип Дюшен, която засяга както мишките, така и хората.

Трансплантираните клетки отново се придвижват към нишата в увредения мускул. В рамките на няколко месеца лекуваните животни са способни да пробягат два пъти по-големи разстояния от нелекуваните, което означава, че са възвърнали мускулната си сила.
Д-р Лий допълва: „Мускулните стволови клетки имат огромен потенциал и могат да бъдат използвани при лечението на различни мускулни нарушения.“

Екипът планира да проведе допълнителни експерименти върху лабораторни мишки с други заболявания, за да установи дали методът би бил приложим и при лечение на спортни травми и загуба на мускулна маса при възрастни хора.

Изследователите получават подкрепа от Националните здравни институти, Фонда за изследвания на стволови клетки в Мериленд, „Vita Therapeutics“, Асоциацията на хората с мускулна дистрофия и други.

* Congshan Sun, Suraj Kannan, Gabsang Lee et al. Human pluripotent stem cell-derived myogenic progenitors undergo maturation to quiescent satellite cells upon engraftment.  Cell Stem Cell. April 2022.