Новый способ выращивания клеток-предшественников почек, полученных из iPS-клеток, может привести к развитию регенеративной терапии почек
Профессор Кенджи Осафуне (отделение роста и дифференциации клеток) и его команда исследователей разработали эффективный способ выращивания клеток-предшественников почек, полученных из iPS-клеток, что открывает путь к тому, чтобы регенеративная ренальная терапия стала реальностью. Результаты опубликованы в журнале Science Translational Medicine .
Современная медицина по-прежнему сталкивается с отсутствием эффективных методов лечения острого повреждения почек (ОПП) и хронической болезни почек (ХБП). Регенеративная медицина, такая как клеточная заместительная терапия, представляет собой новую надежду для пациентов. Однако такие терапевтические подходы требуют крупномасштабного производства необходимых клеток, что оставалось проблемой до этого открытия.
Используя модель ОПН на мышах, исследовательская группа впервые продемонстрировала терапевтический потенциал клеток-предшественников нефронов, полученных из человеческих iPS-клеток (hiPSC-NPC). Когда эти клетки были трансплантированы в почки мышей с моделью ОПН, вызванной противораковым препаратом цисплатином, выживаемость животных значительно улучшилась за счет предотвращения ухудшения функции почек.
Однако, учитывая разницу в размерах тела между мышами и людьми, для того, чтобы трансплантация hiPSC-NPC стала реалистичной регенеративной терапией для медицинского применения у пациентов-людей, потребуется огромное количество клеток. Поэтому исследователи вернулись к чертежной доске и рассмотрели новые способы расширения этих клеток в культуре.
Вместо того, чтобы культивировать клетки в одном слое в традиционной среде, культивируя их как скопления клеток в суспензии в среде, которая включает три химических вещества, которые, как известно, влияют на рост и развитие почек, исследователи обнаружили, что клетки продолжают экспрессировать белковые маркеры, характерные для NPC, и сохраняют способность к непрерывному расширению. После трансплантации в почки мышей они дифференцировались в различные типы почечных клеток, образуя различные части органа.
Исследователи заметили, что рост этих клеточных скоплений сильно зависит от начальной плотности клеток, что позволяет предположить, что подача кислорода может быть ограничивающим фактором. Что особенно важно, они обнаружили, что клетки, расширенные таким образом, обладают схожим терапевтическим потенциалом при трансплантации в мышиные модели ОПН или ХБП, что указывает на то, что они нашли способ значительно расширить клетки, необходимые для клеточной терапии, сохраняя при этом их способность эффективно функционировать после трансплантации.
Кроме того, с помощью детального анализа экспрессии генов исследовательская группа выявила новый маркер, который может оказаться полезным для очистки hiPSC-NPC. Чтобы продемонстрировать полезность этого недавно идентифицированного маркера, они обнаружили, что могут расширить очищенные с помощью этого маркера hiPSC-NPC в 100 раз всего за два прохода.
Кроме того, они также обнаружили, что hiPSC-NPC продуцируют VEGF-A — секретируемый белок, способный индуцировать образование и поддержание кровеносных сосудов, — и продемонстрировали, что клетки, лишенные гена VEGFA, имеют сниженный терапевтический потенциал при трансплантации в мышиные модели.
В ходе этого исследования ученые под руководством профессора Кенджи Осафуне разработали крайне необходимый метод расширения hiPSC-NPCs, чтобы их можно было массово производить вне организма в будущем для целей регенеративной медицины . Определив новый маркер для их очистки и выяснив основной механизм, лежащий в основе их терапевтических эффектов , работа исследовательской группы позволяет применять hiPSC-NPCs в реальном мире в качестве потенциального лечения ОПН и ХБП.