Используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), исследователи впервые профилировали полные генетические программы ранних предшественников легких, идентифицируя гены, которые контролируют формирование легких, и создали органоиды мини-легких (искусственно выращенные клетки, похожие на клетки органа), которые могут использоваться для моделирования легких человека.
Результаты, опубликованные в Интернете в Журнале клинических исследований, расширят возможности использования ИПСК человека для изучения заболеваний легких, включая муковисцидоз, респираторный дистресс-синдром, врожденные заболевания легких и фиброз легких.
Плюрипотентные стволовые клетки – это клетки, которые могут образовывать практически любой тип клеток в организме и представляют большой интерес для восстановления пораженных органов. Эти стволовые клетки могут быть получены из простого образца крови или биопсии кожи.
Чтобы идентифицировать клетки легких, образованные из этих стволовых клеток, исследователи из Центра регенеративной медицины Медицинской школы Бостонского университета (BUSM) и Бостонского медицинского центра (BMC) использовали метод, называемый редактированием генов, для вставки флуоресцентного материала в важное легкое. ген развития в ИПСК. Затем эти клетки обрабатывали серией различных комбинаций факторов роста для образования клеток легких. Когда клетки превратились в клетки легких, их можно было идентифицировать по зеленому свету под флуоресцентным светом, и их можно было отделить от других клеток для дальнейшего изучения.
Затем исследователи разработали протокол для выращивания этих клеток легких в сферы, содержащие от сотен до тысяч клеток, и для экспрессии многих важных генов легкого по мере его созревания, которые они назвали "органоиды легких." Затем они сравнили клетки легких, полученные из ИПСК, с реальными клетками легких и выявили некоторые важные сходства.
Хотя в последние годы был достигнут прогресс в создании клеток легких из ИПСК, это новое исследование предлагает уникальное понимание того, как легкое формируется в человеческом эмбрионе. "Мы провели подробную характеристику этих клеток легких, чтобы идентифицировать гены, которые контролируют формирование легких, и обнаружили множество генов, которые подтверждают консервативные генные программы у разных видов, а также гены, которые теперь требуют дальнейшего изучения," объяснил со-первый автор Финн Хокинс, MBBCh, доцент медицины в BUSM и член команды CReM. "Мы считаем, что это будет очень полезно для углубления нашего понимания болезней легких человека путем изучения процесса в человеческих клетках в лаборатории."
"Это также важный шаг на пути к созданию функциональной легочной ткани для пациентов с заболеваниями легких. В конечном итоге это может быть использовано для замены поврежденной ткани, но есть много краткосрочных преимуществ, включая тестирование новых методов лечения на собственных тканях людей в лаборатории перед непосредственным лечением пациента," сказал автор-корреспондент Даррел Коттон, доктор медицины, директор CReM и профессор медицины Селдина в BUSM.