Процесс с использованием человеческих стволовых клеток может генерировать клетки, покрывающие внешнюю поверхность человеческого сердца, – клетки эпикарда, – согласно многопрофильной группе исследователей.
"В 2012 году мы обнаружили, что если мы обрабатываем стволовые клетки человека химическими веществами, которые последовательно активируют и ингибируют сигнальный путь Wnt, они становятся мышечными клетками миокарда," сказал Сяоцзюнь Лэнс Лянь, доцент кафедры биомедицинской инженерии и биологии, который руководит исследованием в Пенсильванском университете. Миокард, середина трех слоев сердца, представляет собой толстую мышечную часть, которая сокращается, чтобы продвигать кровь по телу.
Путь передачи сигналов Wnt представляет собой группу путей передачи сигнала, состоящих из белков, которые передают сигналы в клетку с помощью рецепторов на поверхности клетки.
"Нам нужно было предоставить сердечным клеткам-предшественникам дополнительную информацию, чтобы они могли превратиться в клетки эпикарда, но до этого исследования мы не знали, что это была за информация," сказал Лиан. "Теперь мы знаем, что если мы снова активируем клеточный путь передачи сигналов Wnt, мы можем повторно заставить эти сердечные клетки-предшественники стать клетками эпикарда, а не клетками миокарда."
Результаты группы, опубликованные в журнале Nature Biomedical Engineering, на один шаг приближают их к регенерированию всей сердечной стенки. Путем морфологической оценки и функционального анализа исследователи обнаружили, что созданные клетки эпикарда были похожи на клетки эпикарда у живых людей и клетки, выращенные в лаборатории.
"Последний этап – превращение сердечных клеток-предшественников в клетки эндокарда (внутренний слой сердца), и мы добиваемся прогресса в этом направлении," сказал Лиан.
Метод группы по созданию клеток эпикарда может быть полезен в клинических применениях для пациентов, перенесших сердечный приступ. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, каждые 43 секунды у кого-то в США случается сердечный приступ
"Сердечные приступы возникают из-за закупорки кровеносных сосудов," сказал Лиан. "Это препятствует поступлению питательных веществ и кислорода в сердечную мышцу, и мышечные клетки умирают. Эти мышечные клетки не могут восстанавливаться, поэтому есть необратимые повреждения, которые могут вызвать дополнительные проблемы. Эти клетки эпикарда могут быть трансплантированы пациенту и потенциально могут восстановить поврежденную область."
Во время своего исследования исследователи сконструировали стволовые клетки человека так, чтобы они стали репортерными клетками, то есть эти клетки экспрессировали флуоресцентный белок только тогда, когда они стали клетками эпикарда.
"Мы обрабатывали клетки различными сигнальными молекулами клеток и обнаружили, что когда мы обрабатывали их активаторами передачи сигналов Wnt, они становились флуоресцентными," сказал Лиан.
По его словам, еще одно открытие заключается в том, что помимо создания клеток эпикарда, исследователи также могут поддерживать их пролиферацию в лаборатории после обработки этих клеток ингибитором трансформирующего фактора роста бета (TGF) пути передачи сигналов.
"Через 50 дней наши клетки не показали никаких признаков снижения пролиферации. Однако пролиферация контрольных клеток без ингибитора TGF Beta начала выходить на плато после десятого дня," сказал Лиан.
Команда продолжит совместную работу по дальнейшим исследованиям регенерации клеток эндокарда.
"Мы добиваемся прогресса в этом внутреннем слое, который позволит нам регенерировать всю сердечную стенку, которая может быть использована в тканевой инженерии для сердечной терапии," сказал Лиан.