Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Przeprogramuj złamane serce
Przeprogramuj złamane serce
Zespół z Gladstone Institutes przeprogramował komórki blizn serca bezpośrednio w stan przypominający komórki funkcjonalne – kardiomiocyty.

W wyniku ataku serca dochodzi do nieodwracalnych uszkodzeń. Komórki najbardziej dotkniętym rejonie przestają pracować. Dochodzi do przerwania przesyłania sygnału elektrycznego, serce przestaje bić. Jeżeli pacjent przeżyje, dochodzi do przeniesienia funkcyjnego rozrusznika serca, a część komórek wykazuje całkowity zanik pełnionej roli. Następnie dochodzi do „pogrzebania” niepracujących komórek w tkance na drodze bliznowacenia. Naukowcy z Gladstone Institutes dowiedli, że taki przebieg wydarzeń może stać się zapomniana historią w medycynie. Udowodnili oni bowiem, że uszkodzenia po przebytym ataku serca nie muszą być trwałe. Badacze ci znaleźli drogę transformacji jednego z typów komórek, które odpowiadają za formowanie ludzkiej tkanki blizn w taką, która idealnie zastępuje „bijące” komórki serca.

 

Przez około rok naukowcy transformowali komórki serca, które odpowiadają za procesy bliznowacenia. Stanowiły one część klasy komórek znanych jako fibroblasty. Transformacja miała doprowadzić je do osiągnięcia postaci prawidłowo funkcjonujących komórek mięśnia sercowego. Eksperyment przeprowadzono na modelu mysim. Badacze z Gladstone Cardiovascular and Stem Cell, z dr Srivastava na czele, opisali także doświadczenie przeprowadzone podobnie w przypadku ludzkich komórek ulokowanych na szalkach Petriego. Obiektem badań były fibroblasty ponieważ stanowią ok. 50% wszystkich komórek w sercu. Komórki te to według naukowców obszerna pula „biologicznych mikromaszyn”, które w razie potrzeby potencjalnie mogą zostać zaprzęgnięte do pracy, jako swoisty zespół przewodów elektrycznych, odpowiadających za pracę serca. Ostatecznie mogą nadawać się do realizacji planu reprogramowania i kreowania nowych mięśni sercowych, jak podkreślił dr Srivastava, profesor z University of California w San Francisco, z którym Gladstone współpracuje. Odkrycia amerykańskich naukowców dostarczyły niewątpliwie dowodów dla potwierdzenia wysuniętej tezy. Zakłada ona, że ludzkie fibroblasty mogą być z powodzeniem reprogramowane w podejmujące pracę po ataku serca komórki.

 

Już w 2012 roku dr Srivastava i jego zespół opublikowali wyniki sugerujące, że fibroblasty mogą być reprogramowane w funkcjonalne komórki serca przez wprowadzenie jedynie 3 genów do serc żywych myszy, które były uszkodzone przez zawał. Geny te znane są pod nazwą GMT. Na podstawie wyników wspomnianych badań grupa eksperymentatorów wnioskowała, że te 3 geny mogą mieć taki sam skutek w komórkach ludzkich. Jednak pierwsze doświadczenia na ludzkich fibroblastach, pochodzących z 3 źródeł: komórek serca płodu, komórek macierzystych zarodka oraz komórek skóry noworodków, ujawniły, że kombinacja GMT nie jest w stanie uruchomić pożądanych procesów.

 

Umieścili GMT w każdym z typów ludzkich fibroblastów i nie przyniosło żadnych pozytywnych skutków. Nie doszło do transformacji w żadnym z przypadków. Powrócono więc do etapu projektowania doświadczenia. Założono, że skutecznym będzie odnalezienie dodatkowych genów, mogących pomóc zainicjować transformację. Autor badań, Ji-dong Fu opisywał, że zawężono wówczas badania do 16 genów potencjalnie decydujących o procesie. Następnie wiązano je z GMT, w nadziei że zostanie ukształtowana odpowiednia, właściwie działająca kombinacja. Zespół badawczy umieszczał wszystkie kombinacje genów w ludzkich fibroblastach. Następnie usuwano każdy z genów by zobaczyć, które z nich są niezbędne do reprogramowania, a które stanowią alternatywę. Zespół naukowców odnalazł ostatecznie zestaw 5 właściwych genów. Zestaw składał się z 3 genów GMT oraz genów o nazwach ESRRG i MESP1. Taka kombinacja była wystarczająca do reprogramowania fibroblastów w komórki odpowiednio podobne do aktywnych komórek serca.

 

 

Następnie wariant genów zbadano po dodaniu dodatkowych dwóch genów o nazwie MYOCD i ZFPM2. Uzyskana transformacja została opisana jako bardziej kompletna. By ułatwić przebieg procesu grupa naukowców zainicjowała szlak sygnałowy TGF-ß. Został on zastosowany w czasie wczesnych etapów reprogramowania, co polepszyło w konsekwencji parametry procesu. Prawie wszystkie komórki wykazywały co najmniej częściową transformację, a około 20% z nich było zdolne do przesyłania sygnału elektrycznego, czyli zyskało kluczową właściwość aktywnych komórek serca. Doktor Fu podkreślił, że najwidoczniej istnieją jakieś bariery, które muszą zostać określone przez badania. Bariery te zapobiegają bardziej kompletnej transformacji wielu komórek. Podczas przeprowadzanych doświadczeń zauważono ponadto, że wskaźniki określające uzyskanie pożądanego efektu badań mogą ulec poprawie. Dzieje się tak na przykład w przypadku transformowania fibroblastów w żywych sercach myszy aniżeli na szalkach.

 

Następnym krokiem, jaki amerykańscy badacze powinni podjąć są testy zestawu wspomnianych 5 genów w komórkach serc większych ssaków takich, jak świnie. Zwierzęta te stanowią bowiem zadziwiająco adekwatny do człowieka model dla doświadczeń medycznych. Ostatecznie zespół eksperymentatorów, kierowany przez Srivastava wyraził nadzieję na znalezienie kombinacji małych, lekopodobnych cząsteczek odpowiadających opisanemu zestawowi genów. Należałoby więc skupić prace badawcze nad próbami rozwijania mieszanki molekuł, które zastąpiłyby funkcjonalnie 5 wskazanych genów, co stanowiłoby propozycję bezpieczniejszej i łatwiejszej metody, nadającej się z powodzeniem do stosowania medycznego.

 

Przy więcej niż 5 milionach osób, które przeżyły atak serca w samych Stanach Zjednoczonych, ogromnej liczbie osób, których serca nie są zdolne do pracy z pełną zdolnością, odkrycia naukowców z Gladstone Institute wraz z innymi podobnymi, wydaja się niezwykle istotne. Sam dr Srivastava podkreślił rolę osiągnięć, które nazwał mianem solidnych podstaw dla rozwoju metod odwracania uszkodzeń mięśnia sercowego. Niewątpliwie amerykański zespół badawczy dokonał czynu wcześniej uważanego za niemożliwy, a zmieni w pewnym stopniu drogę leczenia ataków serca przez lekarzy w przyszłości.

Źródła

gladstoneinstitutes.org

 

Direct Reprogramming of Human Fibroblasts toward a Cardiomyocyte-like State. DOI: 10.1016/j.stemcr.2013.07.005

In vivo reprogramming of murine cardiac fibroblasts into induced cardiomyocytes.

DOI: 10.1038/nature11044

KOMENTARZE
news

<Luty 2020>

pnwtśrczptsbnd
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
1
Newsletter