Стэнфордские ученые разработали метод быстрого выращивания костной, хрящевой ткани и сердечной мышцы из стволовых клеток

Ученые из Медицинского отделения Стэнфордского Университета отметили наборы биологических и химических сигналов, которые позволяют преобразовывать эмбриональные стволовые клетки в один из 12 типов тканей.

Возможность производить эти клетки за несколько дней, а не за несколько недель или месяцев, открывает целый плацдарм в плане лечения пациентов. К примеру: живые клетки сердца, можно сразу же пересадить пациенту после инфаркта или заменить травмированный сустав. Также данное исследование поможет решить задачи связанные с наследственными дефектами или проблемами развития эмбриона.

«Восстановительная медицина опирается на возможность превращать стволовые клетки в специализированные клетки тканей, которые могут прижиться и нормально функционировать у пациентов»- сказал Ирвинг Вайсман, доктор медицинских наук и директор Института Стенфорда по биологии стволовых клеток и регенеративной медицине. «Нам потребовались многие годы исследований ,для того чтобы изолировать кровеобразующие , мозговые клетки. Мы использовали наши знания, в области развития множества видов животных, для того чтобы выделить определяющие факторы перехода от стволовых клеток к тем которые необходимы нам.

В течении всего пяти дней мы можем смоделировать популяцию клеток .»

Разгадка тайны

Эмбриональные стволовые клетки – плюропотентные, то есть они могут стать любым типом клеток в организме. Изменчивая природа этих клеток обуславливается рядом позиционных и временных маркеров, которые направляют их в нужное русло во время развития эмбриона.

Исследователи также узнали много нового о том как этот процесс протекает у животных, в том числе у рыб ,мышей и лягушек.
В отличие от многих других животных, эмбриональное развитие человека представляет собой таинственные процесс, особенно в первые недели после зачатия. Это происходит потому ,что выращивание человеческого эмбриона в течении более 14 дней запрещено во многих странах и научных сообществах. Но нам известно, что как и другие животные ,человеческий эмбрион на ранних стадиях состоит из трех основных компонентов: эктодермы, энтодермы и мезодермы.

Каждый из слоев эмбриона отвечает за возникновение определенных типов клеток, по мере развития . Мезодерма ,например , приводит к возникновению основных типов клеток, в том числе сердца и скелетных мышц, соединительной ткани, костей ,кровеносных сосудов, части почек и кожи.

«Способность генерировать чистые популяции этих клеток крайне важны для восстановительной медицины» — сказал профессор Лох. «Также важно разработать базовую схему развития человека. Раньше на выращивание клеток и ткани уходили недели и месяцы . В итоге получали мешанину из различных типов клеток. Ученые хотели бы знать, какие реакции подталкивают переход от мезодермических до исходных типов клеток.
Чтобы сделать это, они начали с человеческой эмбриональной линии стволовых клеток , которые они химически подтолкнули стать клетками, которые образуют ранний полый шар клеток эмбриона.

Ученые экcпериментировали с различными комбинациями молекул для определения перехода.

Ограниченный выбор

Ученые определили, что клетки прогрессируют ,в основном ,по двум путям развития. Самым быстрым способом получения одного типа клеток было применение сразу нескольких химических факторов. С одной стороны этот метод позволял ускорять рост клеток нужного типа и блокировал нежелательные результаты.

Сегментация в развитии эмбриона

В результате исследований ученые значительно продвинулись в понимании того , какие процессы происходят на ранних этапах развития эмбриона.
«Сегментирование эмбриона – это фундаментальный процесс в человеческом развитии»- отметил Лох. «Теперь мы видим что, эволюционно, это очень консервативный процесс».
Понимание того, как происходит сегментация и другие ключевые этапы развития может дать важные подсказки в вопросе возникновения врожденных патологий.