Команда ученых Вустерского политехнического института (WPI) и частной компании Селлтера (CellThera), сумела восстановить функциональную ткань мышцы мыши, что открывает перспективы для развития нового варианта терапии людей, получивших серьезные травмы мышц.
Команда использовала новый протокол, переводящий зрелые человеческие мышечные клетки в состояние характерное для стволовых клеток, и выращивала эти повторно запрограммированные клетки на микронитях биополимера. Нити были помещены в рану, созданную хирургическим удалением большого сегмента мышцы задней лапки мыши. По прошествии времени, нити и клетки вернули мышце почти нормальную функцию. Удивительно то, что микронити, использовавшиеся в качестве поддерживающего остова, фактически ускоряли процесс регенерации, вовлекая в процесс восстановления мышечные клетки-предшественники самой мыши. Ученые предполагают, что микронити могут стать терапевтическим инструментом в лечении серьезных травм мышц.
Скелетные мышцы млекопитающих в состоянии восстановить мелкие повреждения, например, вызванные чрезмерным напряженным усилием или незначительной травмой, за счет привлечения к ране клеток-предшественников мышцы, которые еще не развились в мышечные волокна. При крупной ране, первостепенным для организма является остановка кровотечения, и для этого быстро формируется рубцовая ткань, что исключает полноценную репарацию мышцы.
В текущем исследовании команда ученых объединила две новые технологии, пытаясь предотвратить формирование шрама и возобновляя рост полноценной мышечной ткани. Первым был метод, который ранее разработали для перепрограммирования зрелых человеческих клеток кожи, без вовлечения вирусов или дополнительных генов. Перепрограммированные клетки экспрессировали гены стволовой клетки, позволяющие частое деление клетки, но не её дифференцировку в определенную ткань. Вторым было использование в качестве поддерживающего клетки остова микронитей биополимера. Эти микронити делаются из фибрина.
Исследователи нескольким мышам удалили часть передней малоберцовой мышцы. Эта рана влияла на диапазон движения задней конечности, но не препятствовала передвижению. У некоторых животных раны оставили заживать самостоятельно. У других рана была заполнена связками микронитей, усеянных перепрограммированными человеческими мышечными клетками. У мышей без активного лечения на месте раны развилось значительное рубцевание, без восстановления функции мышцы. У мышей, которые получали перепрограммированные клетки, был выявлен рост новых мышечных волокон, и развилось лишь незначительное рубцевание.
Сделанные спустя 10 недель после имплантации анализы показали, что восстановленная передняя малоберцовая мышца функционировала чуть ли не с большой силой, чем неповрежденная мышца. Ожидалось, что большая часть восстановленных мышц будет состоять из клеток человека, так как внедренные клетки были из человеческой мышцы. Удивительно, что большинство новых волокон мышцы было представлено клетками мыши. Ученые предполагают, что нити фибрина привлекают клетки-предшественники мыши-реципиента мигрировать в рану и начинать восстановление ткани, они также способны предупредить естественную воспалительную реакцию, которая приводит к рубцеванию.
Это неожиданное открытие означает, что микронити фибрина могут использоваться для лечения серьезных мышечных травм. Исследования усиления регенерации перепрограммированными клетками человека продолжаются.