Легкие для трансплантации можно будет получать из собственных клеток пациента

Фотография: zipheal.com

Сделан первый шаг для получения искусственного легкого из собственных клеток пациента: ученым удалось получить функциональные клетки легких и дыхательных путей из фибробластов кожи человека. Проблема, которая состоит в том, что легкие плохо приживаются при трансплантации, может быть решена.

Соответствующая работа опубликована в журнале Nature Biotechnology специалистами Медицинского центра Колумбийского университета .

Исследователи подобрали условия и факторы, которые превращают плюрипотентные, то есть малоспециализированные, клетки в клетки — предшественники легких и дыхательных путей. А плюрипотентные клетки, в свою очередь, получили из клеток фибробластов кожи. Судя по биохимическим маркерам, исследователям удалось получить из клеток-предшественников функциональные клетки легких и дыхательных путей шести типов, в том числе базальные, бокальчики, клетки мерцательного эпителия, альвеолярные клетки первого типа, участвующие в газообмене, и альвеолярные клетки второго типа (АКII), которые синтезируют и выделяют сурфактант — субстанцию, которая смазывает поверхность легочных альвеол и не позволяет им слипаться. Эти же клетки участвуют в восстановлении механических повреждений легочной ткани.

Полученные результаты исследователи планируют использовать для получения клеточных моделей легочных заболеваний, связанных с дефицитом сурфактанта, аденокарциномы легких и идиопатического легочного фиброза, в развитии которого предположительно большую роль играют АКII.

Это тяжелейшее заболевание, связанное с повреждением и утолщением стенок легочных альвеол, приводящее к необратимому прогрессирующему снижению функции легких.

Настоящих причин развития этой болезни никто не знает, и лечить ее не умеют. В тяжелых случаях пациенту может помочь только пересадка легких. Ученые планируют исследовать молекулярные механизмы возникновения идиопатического легочного фиброза и других заболеваний дыхательной системы и подобрать для них эффективные лекарства. Еще одно возможное использование новой технологии — исследование развития легких человека.

Поскольку методика позволяет получить из клеток кожи клетки большинства типов дыхательной системы, ученые надеются с ее помощью решить коренную проблему трансплантации: получение искусственного легкого из собственных клеток — предшественников пациента.

Эту технологию исследователи разрабатывают совместно со специалистами кафедры биомедицинской инженерии Колумбийского университета.

Первые эксперименты ученые провели на фрагментах легкого человека толщиной всего 2 мм. Их обработали ферментами, которые удаляют все клетки, оставляя только каркас легкого, не поврежденный механическими воздействиями. Этот каркас, помещенный в питательную среду, заселили клетками — предшественниками легких, которые успешно там делились, дифференцировались и синтезировали необходимые функциональные белки.

В дальнейшем исследователи планируют выращивать по этой технологии целое легкое из собственных клеток пациента, что решит проблему отторжения трансплантата, но это дело далекого будущего.

К настоящему времени наука добилась успеха в превращении стволовых клеток человека в клетки разных органов и тканей. Из стволовых клеток сделали клетки печени, мышцы, кровеносные сосуды, слезные и слюнные железы и даже нейроны и клетки внутреннего уха. Получение клеток легких и дыхательный путей — последний штрих, дополняющий картину потенциальных возможностей регенеративной медицины.