Tento prístup založený na kmeňových bunkách regeneruje rany do zdravej kože

Ľudia s ťažkými popáleninami, preležaninami alebo chronickými ochoreniami, ako je diabetes, sú vystavení riziku vzniku rán známych ako kožné vredy, ktoré sa môžu rozšíriť cez viaceré vrstvy kože.

Okrem toho, že sú veľmi bolestivé, tieto rany môžu viesť k vážnym, niekedy smrteľným infekciám alebo amputáciám. Typicky sa tieto vredy liečia chirurgickým presadením existujúcej kože na pokrytie rany. Keď je však vred obzvlášť veľký, môže byť náročné naočkovať dosť kože. V takýchto prípadoch môžu výskumníci izolovať kožné kmeňové bunky od pacienta, pestovať ich v laboratóriu a transplantovať ich späť do pacienta. Ale postup je časovo náročný, riskantný pre pacienta a nie nevyhnutne účinný.

Výrazne narastajúce miery samotného diabetu podčiarkujú naliehavú potrebu vyvinúť nové, účinné spôsoby liečby kožných vredov.

Moje laboratórium v ​​Salk Institute sa zameriava na vývoj prístupov založených na kmeňových bunkách na „preprogramovanie“ buniek z jedného typu do druhého na účely regeneratívnej medicíny.

V správe v časopise príroda opisujeme novú techniku ​​na priamu konverziu buniek prirodzene sa vyskytujúcich v otvorenej rane do nových kožných buniek preprogramovaním zranených buniek do stavu podobného kmeňovým bunkám, v ktorom sa bunky vracajú do skoršieho, flexibilnejšieho stavu, z ktorého môžu bunky získať. vyvíjať do rôznych typov buniek.

Masakazu Kurita, postgraduálny výskumný pracovník v mojom laboratóriu, ktorý má zázemie v plastickej chirurgii, vedel, že kritickým krokom pri hojení rán je migrácia buniek podobných kmeňovým bunkám nazývaných bazálne keratinocyty - z okolitej nepoškodenej kože - do rán.

Bazálne keratinocyty sú prekurzormi mnohých rôznych typov kožných buniek. Ale veľké, ťažké rany, ako sú kožné vredy, už nemajú žiadne bazálne keratinocyty. Okrem toho, ako sa tieto rany hojia, bunky množiace sa v oblasti - známe ako mezenchymálne bunky - sa primárne podieľajú na uzavretí rany a zápalu, ale nemôžu obnoviť zdravú kožu.

Chceli sme tieto mezenchymálne bunky premeniť na bazálne keratinocyty, bez toho, aby sme ich z tela vyňali.

Na to sme porovnávali hladiny rôznych proteínov vo vnútri dvoch typov buniek - mezenchymálnych buniek a keratinocytov - aby sme zistili, čo ich odlišuje a zisťujeme, čo by sme museli zmeniť, aby sme preprogramovali jeden typ bunky do druhého.

Identifikovali sme 55 proteínov, ktoré nazývame „preprogramovacie faktory“, ktoré sa potenciálne podieľajú na určovaní a udržiavaní bunkovej identity bazálnych keratinocytov. Uskutočnili sme ďalšie pokusy na každom potenciálnom faktore preprogramovania a zúžili sme zoznam na štyri faktory, ktoré by transformovali mezenchymálne bunky na bazálne keratinocyty in vitro v Petriho miskách. Tieto keratinocyty potom tvorili všetky bunky prítomné v zdravej novej koži.

Potom sme testovali silu týchto štyroch faktorov na liečbu kožných vredov na myšiach. Len 18 dní po aplikácii lokálneho roztoku obsahujúceho tieto štyri faktory priamo na vredy sme videli hojenie. Tieto štyri faktory preprogramovali mezenchymálne bunky v rane do keratinocytov, ktoré potom rástli do mnohých typov buniek, ktoré tvoria zdravú kožu, zatvárajú a hojia bolesť. Tieto bunky pokračovali v raste a spájali sa s okolitou kožou, dokonca aj pri veľkých vredoch. Keď sme skúmali myši tri mesiace a šesť mesiacov neskôr, videli sme, že novo generované bunky fungujú ako zdravá koža. Koža hlodavcov sa lieči inak ako ľudská koža, takže tam nebolo žiadne viditeľné jazvové tkanivo, hoci tam malo byť.

Ďalšia práca je potrebná na zaistenie bezpečnosti tohto prístupu, najmä v oveľa dlhšom časovom horizonte, ale ako počiatočná skúška koncepcie sú výsledky veľmi sľubné.

Sme optimistickí, že náš prístup predstavuje prvotný dôkaz princípu in vivo regenerácie celého trojrozmerného tkaniva, ako je koža, nielen jednotlivé typy buniek. Okrem hojenia rán by náš prístup mohol byť užitočný na nápravu poškodenia kože, na boj proti účinkom starnutia a na pomoc pri lepšom pochopení rakoviny kože.

Tento článok bol pôvodne uverejnený na Konverzácii Juan Carlos Izpisua Belmonte. Prečítajte si pôvodný článok.