Исследования, проведённые в Израиле показали как стареющие клетки превращаются обратно в стволовые клетки и восстанавливают организма

Ученые долгое время считали, что как только в ткани заканчиваются стволовые клетки, повреждение становится необратимым. Новые исследования, проведенные в Израиле, говорят об обратном. Организм, возможно, способен повернуть вспять процесс старения собственных клеток, превращая их в новые стволовые клетки для восстановления изнутри.

Израиль. Исследователи обнаружили, что зрелые, стареющие клетки роговицы могут превращаться в активные стволовые клетки для регенерации поврежденной ткани — ранее неизвестный способ самовосстановления человеческого организма.

Как выяснили исследователи, ключевым фактором является иммунная система:

макрофаги, клетки, обычно используемые для борьбы с инфекцией в местах повреждений, также выделяют сигналы, которые побуждают стареющие клетки снова превращаться в стволовые клетки.

Если ученые смогут научиться использовать и контролировать этот естественный процесс, это в конечном итоге может уменьшить потребность в трансплантации при лечении заболеваний, вызывающих слепоту, инвалидность или хронические болезни.

Отслеживание в режиме реального времени показало, что стволовые клетки, расположенные на краю роговицы, в норме делятся примерно два раза в неделю, образуя новые клетки, которые с возрастом медленно перемещаются к центру поверхности глаза.

Исследователи изучали, как зрелые клетки глаза могут вернуться в состояние стволовых клеток, полностью удалив естественную лимбальную область стволовых клеток — внешнее кольцо глаза, где обычно находятся стволовые клетки у мышей.

Удаление участка стволовых клеток заставило глаз восстанавливаться, используя только оставшиеся зрелые клетки роговицы, что проверило их способность к адаптации. Исследователи обнаружили, что зрелые клетки изменили свой молекулярный профиль, став похожими на профиль здоровых стволовых клеток, что указывает на истинное клеточное перепрограммирование.

Ключевую роль в этом процессе играет иммунная система, особенно иммунные клетки, называемые макрофаги. Эти клетки прибывают к местам повреждения, чтобы предотвратить инфекцию, и высвобождают сигналы, которые запускают процесс омоложения стареющих клеток и превращения их в стволовые клетки.

Руби Шалом-Фойерштейн добавила, что процесс восстановления включает в себя перепрограммирование зрелых, стареющих клеток в стволовые клетки, которые могут функционировать в течение многих лет и предотвращать заболевания.

Ранее считалось, что подобная регенерация присуща лишь простым организмам, способным отращивать конечности, но новые данные свидетельствуют о том, что сложные животные — мыши и, возможно, люди — также обладают некоторыми из этих способностей.

Хотя большая часть открытия была основана на экспериментах с живыми мышами для отслеживания и мониторинга клеток, исследователи также использовали первичные клетки эпителия роговицы человека в лабораторных исследованиях для подтверждения своих результатов.

Когда к зрелым клеткам роговицы человека, выращенным в чашке Петри, применялись те же цитокины, выделенные из макрофагов, эти клетки также приобрели более выраженные стволоподобные свойства, что свидетельствует об одинаковости биологического механизма, ответственного за обратимость клеточного деления, у обоих видов.

Даже при отсутствии оставшихся стволовых клеток ткань восстановилась, образовав совершенно новую популяцию из клеток, которые изначально никогда не были стволовыми. По его словам, зрелые, состарившиеся клетки были перепрограммированы под воздействием сигналов макрофагов в стволовые клетки, способные функционировать в течение многих лет после этого.

Исследователи заявили, что в будущем необходимо провести дополнительные исследования, чтобы выяснить, можно ли перепрограммировать в стволовые клетки и другие зрелые клетки. По их словам, это первое исследование, показавшее, что зрелые клетки также могут возвращаться в свои прежние состояния.

Роговица обновляется за счет небольшого запаса стволовых клеток, расположенных на ее границе в области, называемой лимбусом.

Когда эти стволовые клетки погибают в результате химического ожога, тяжелой инфекции или генетического заболевания, роговица не может восстановиться, и зрение затуманивается.

Сегодня подобные повреждения лечатся с помощью трансплантации стволовых клеток. Оба варианта зависят от донорской ткани или ткани из другого глаза пациента, что создает проблему с поставками и отторжением, — рассказал изданию The Epoch Times доктор Кришна Сурапанени, сертифицированный офтальмолог и хирург-офтальмолог, специализирующийся на катаракте, роговице и рефракционной хирургии в клинике SuraVision в Хьюстоне, не участвовавший в исследовании.

«Регенеративный подход, который активирует собственные восстановительные клетки глаза, в принципе, мог бы обойти обе проблемы одновременно, — сказал Сурапанени, — потому что не было бы ничего чужеродного, что можно было бы отторгнуть, и ничего, что можно было бы взять из другого участка».

Он добавил, что в долгосрочной перспективе есть надежда на то, что собственные оставшиеся клетки глаза пациента возьмут на себя роль стволовых клеток и восстановят поверхность самостоятельно, а не заменят ее тканью из другого места. «Это будет значимым сдвигом, потому что это будет работать в соответствии с собственной биологией глаза, а не полагаться на ограниченный запас донорского материала».

Сурапанени назвал полученные результаты «по-настоящему захватывающими», но отметил, что это пока в основном исследование на мышах, и в лабораторных условиях получены лишь первые обнадеживающие результаты на клетках человека. Сейчас исследователи изучают, существует ли тот же естественный процесс регенерации у людей и как его в конечном итоге можно будет использовать.

«Разрыв между механизмом, работающим на мышах, и безопасным, надежным лечением для пациентов огромен, — сказал Сурапанени. — И он измеряется годами, а не месяцами».

Тем не менее, исследование ставит под сомнение предположение о том, что после потери тканью стволовых клеток процесс деградации является односторонним. «Если зрелые клетки можно вернуть к восстановительной функции, это меняет наше представление о заживлении в глазу и, возможно, за его пределами», — сказал Сурапанени.