Цивилизация
Ученые Стэнфордского университета нашли новый способ регенерации печени, который они пока что опробовали на мышах. В качестве исходного сырья для получения клеток печени — гепатоцитов они взяли не эмбриональные клетки и не индуцированные плюрипотентные клетки.
Они взяли клетки жировой ткани человека, которые представляли собой отходы от липосакции. И превратили их в жир в мышином организме.
Результаты эксперимента исследователи описали в журнале Cell Transplantation.
Использованная специалистами из Стэнфорда методика отличается одним очень важным преимуществом. Если гепатоциты выращиваются из эмбриональных стволовых клеток или из клеток, которым путем генетических манипуляций возвращена плюрипотентность — способность дифференцироваться в клетки разных тканей, всегда остается риск не справиться с этой плюрипотентностью. Остается вероятность, что пересаженные клетки разовьются в раковую опухоль, и это самый большой риск, который тормозит данную технологию.
Но если гепатоциты получаются из зрелых (жировых) клеток, минуя стадию плюрипотентности, то этого риска нет.
Печень отличается тем, что даже у человека наделена высокими способностями к регенерации. Часть печени может вырасти в целый орган. Но регенеративная способность печени может быть утрачена из-за хронического алкоголизма, гепатита или токсикологических поражений.
Как подчеркивает профессор Гэри Пелтц, все элементы технологии превращения жира в клетки печени могут быть адаптированы к человеку. Весь процесс занимает девять дней, и этого достаточно, чтобы запустить процесс регенерации. В противном случае пациент не выживет без трансплантации печени.
О состоянии с трансплантацией печени можно судить по таким цифрам: в США ежегодно производится около 6300 трансплантаций, и около 16 тыс. человек стоят в списке ожидания. Из этого списка каждый год более 1400 человек умирают, не дождавшись органа. К тому же трансплантация печени сопряжена с риском и осложняется пожизненным приемом иммуносупрессорных препаратов, чтобы избежать отторжения органа.
«Мы считаем, что наш метод может быть пригоден для клиники, — говорит Пелтц. — И поскольку новая ткань печени будет получена из собственных клеток пациента, мы ожидаем, что после процедуры ему не понадобятся иммуносупрессанты».
Способ, по которому можно совершить превращение стволовых клеток из жира (адипозных) в клетки печени, был открыт японскими учеными в 2006 году. Это химическая стимуляция. Но, во-первых, она происходит довольно долго, в течение 30 дней, во-вторых, этот способ недостаточно эффективен (доля трансформированных в гепатоциты клеток всего 12%) и не позволяет получить достаточное количество клеток для реконструкции печени.
Исследователи из Стэнфорда разработали альтернативную технологию, которую они называют сферическим культивированием.
Она позволила получить гепатоциты в течение 9 дней, и эффективность превращения составила 37%.
Эти результаты были достигнуты на момент публикации, но с тех пор, по словам Пелтца, удалось добиться 50-процентной эффективности за 7 дней.
Ксу Дэн, первый автор статьи, взял технологию сферического культивирования из предыдущих работ с эмбриональными стволовыми клетками. Он культивировал стволовые клетки из жира клетки не на плоской поверхности чашки Петри, а в жидкости, где они образовали сферические скопления. Накопив достаточное количество клеток, исследователи ввели их мышам с подавленной иммунной системой (чтобы человеческие клетки не отторгались). Кроме того, эти мыши были генетически модифицированы таким образом, что определенное вещество вызывало у них быстрое и смертельное токсическое поражение печени.
Этим мышам ввели 5 млн полученных человеческих гепатоцитов. Через четыре недели исследователи сделали мышам анализ крови и убедились, что
человеческие гепатоциты продуцируют человеческий альбумин, который содержится в плазме мышиной крови.
В последующие четыре недели количество этого белка утроилось. Ученые считают это очень хорошим результатом, так как в предыдущих экспериментах с выращиванием человеческой печени в мышах содержание человеческого альбумина было минимальным.
Анализ крови также показал, что «очеловеченная» печень мышей способна фильтровать кровь, очищая ее от токсинов.
Трансплантированные клетки интегрировались внутрь органа и экспрессируют на своей поверхности биохимические маркеры зрелых человеческих гепатоцитов. Они также образовали многоклеточные структуры, необходимые для формирования желчного протока.
Через два месяца после пересадки клеток у мышей не было никаких признаков формирования раковых опухолей.
В то же время мыши, которым трансплантировали гепатоциты, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, образовали множественные опухоли.
Человеческая печень весит 1,5 килограмма, это в 800 раз больше, чем мышиная печень, и содержит около 200 млрд клеток. Так что при адаптации технологии к человеку надо решить задачу получения такого количества клеток. По словам исследователей, из 1 литра жира, откачанного при одной операции липосакции, можно получить примерно миллиард клеток. Но так как в организме клетки будут размножаться, в итоге их число достигнет 100 млрд, а этого достаточно для регенерации. Такая процедура способна заменить трансплантацию донорской печени.
Сейчас ученые адаптируют свою технологию, чтобы протестировать ее на крупных животных. Они ожидают, что подготовятся к клиническим испытаниям за два-три года.