Този подход към стволовите клетки ще възстанови раните в здрава кожа

Хората с тежки изгаряния, рани или хронични заболявания като диабет са изложени на риск от развитие на рани, известни като кожни язви, които могат да се простират през множество слоеве на кожата.

Освен че са изключително болезнени, тези рани могат да доведат до сериозни, понякога смъртоносни инфекции или ампутации. Обикновено тези язви се лекуват чрез хирургично трансплантиране на съществуващата кожа, за да се покрие раната. Въпреки това, когато язвата е особено голяма, може да се окаже трудно да се присади достатъчно кожа. В такива случаи изследователите могат да изолират стволовите клетки на кожата от пациента, да ги отглеждат в лабораторията и да ги трансплантират обратно в пациента. Но процедурата отнема много време, рискова за пациента и не е непременно ефективна.

Само рязко нарастващите нива на диабет подчертават спешната необходимост от разработване на нови, ефективни методи за лечение на кожни язви.

Моята лаборатория в Института Salk се фокусира върху разработването на подходи, базирани на стволови клетки, за „препрограмиране“ на клетки от един тип в друг с цел регенеративна медицина.

В доклад в дневника природа, ние описваме нова техника за директно превръщане на клетките, които естествено присъстват в отворена рана в нови кожни клетки, чрез препрограмиране на ранените клетки до състояние, подобно на стволови клетки, при което клетките се връщат към по-ранно, по-гъвкаво състояние, от което могат се развиват в различни видове клетки.

Научен сътрудник в моята лаборатория, Масаказу Курита, който има опит в пластичната хирургия, знаеше, че критичната стъпка при заздравяването на рани е миграцията на клетки, подобни на стволови клетки, наречени базални кератиноцити - от близката, неповредена кожа - в рани.

Базалните кератиноцити са предшественици на много различни видове кожни клетки. Но големи, тежки рани, като кожни язви, вече нямат базални кератиноцити. Освен това, тъй като тези рани заздравяват, клетките, които се размножават в областта - известни като мезенхимални клетки - участват главно в затваряне на раната и възпалението, но не могат да възстановят здравата кожа.

Искахме да преобразуваме тези мезенхимални клетки в базални кератиноцити, без никога да ги изваждаме от тялото.

За да направим това, сравнихме нивата на различните протеини в двата типа клетки - мезенхимни клетки и кератиноцити - за да разбера какво ги отличава и да открием какво ще трябва да променим, за да препрограмираме един клетъчен тип в другия.

Ние идентифицирахме 55 протеина, които наричаме "фактори за препрограмиране", които потенциално участват в определянето и поддържането на клетъчната идентичност на базалните кератиноцити. Проведохме допълнителни експерименти за всеки потенциален фактор за препрограмиране и ограничихме списъка до четири фактора, които биха трансформирали мезенхимните клетки в базални кератиноцити in vitro в петриеви блюда. Тези кератиноцити след това образуват всички клетки, присъстващи в здравата нова кожа.

След това тествахме силата на тези четири фактора за лечение на кожни язви при мишки. Само 18 дни след като приложихме локален разтвор, съдържащ тези четири фактора директно върху язвата, видяхме, че се случва изцеление. Тези четири фактора препрограмираха мезенхимните клетки в раната в кератиноцити, които след това прераснаха в много видове клетки, които съставляват здрава кожа, затваряйки и лекувайки раната. Тези клетки продължават да растат и да се присъединяват към заобикалящата кожа, дори при големи язви. Когато изследвахме мишките три месеца и шест месеца по-късно, видяхме, че новосъздадените клетки функционират като здрава кожа. Кожата от гризачи лекува по различен начин от човешката кожа, така че не е имало видима тъкан, макар че трябваше да е там.

Необходима е по-нататъшна работа, за да се гарантира безопасността на този подход, особено в дългосрочен план, но като първоначален тест на концепцията резултатите са много обещаващи.

Ние сме оптимисти, че нашият подход представлява първоначално доказателство за принципа за in vivo регенерация на цяла триизмерна тъкан, като кожата, а не само отделните типове клетки. В допълнение към заздравяването на раните, нашият подход може да бъде полезен за възстановяване на уврежданията на кожата, противодействие на ефектите от стареенето и помага да разберем по-добре рака на кожата.

Тази статия първоначално е публикувана на разговор от Хуан Карлос Изписуа Белмонте. Прочетете оригиналната статия тук.